tlÜ üliopilaste 2011 2012 õppeaasta parimad teadustood

TALLINNA LIKOOLI LIPILASTE 2011/2012. PPEAASTA

PARIMAD TEADUSTD

Artiklite kogumik

TALLINNA LIKOOLI LIPILASTE 2011/2012. PPEAASTA

PARIMAD TEADUSTD

Artiklite kogumik

Tallinn 2013

TALLINNA LIKOOLI LIPILASTE 2011/2012. PPEAASTA PARIMAD TEADUSTDArtiklite kogumik

Kogumik on phendatud Tallinna likooli lipilaste 2011/2012. ppeaasta teadustde lelikoolilise konkursi vidutdele. Toimetaja on tnulik keeletoimetajale Triinu Lehtojale artiklite trkiks ettevalmistamise eest.

Koostaja ja vastutav toimetaja Kirsi NurgesToimetajad Kristel Toom, Kadri Sirg, Lilian Liivr, Mare Sadam, Kaido-Allan Lainurm, Helen Haab, Leelo AnsaarKljendaja Karl-Kristjan VidevikKaanekujundaja Karl-Kristjan VidevikAutoriigus Kirsi Nurges (koostaja ja vastutav toimetaja) ja artiklite autorid, 2013Autoriigus Tallinna likool, 2013

ISSN 1736-9649

Tallinna likoolNarva mnt 2510120 Tallinnwww.tlu.ee

S I S U KO R D

E E S S N AKatrin Niglas 10

GEO -JA BIOTEADUSED

FOSFORI JAOTUS PEIPSI JRVE PHJASETETES: KESKKONNATEGURITE JA INIMMJU JRVE KOSSTEEMILEGalina KapanenParim doktorit loodusteadustes 12

HARJU MAAKONNAPLANEERINGU TEEMAPLANEERINGU ASUSTUST JA MAAKASUTUST SUUNAVAD KESKKONNATINGIMUSED ROHELISE VRGUSTIKU RAKENDAMINE TALLINNA ROHELISE VNDI OMAVALITSUSTE NITELDiane BanhardI koht magistritde kategoorias 16

INIMMJU ILMINGUD KAJASTATUNA LOHJA JA VEREVI JRVE SETETESKLADOTSEERIDE EHK VESIKIRPUDE POPULATSIOONIDE MUUTUSTENA VIIMASEL SAJANDILEgle (Puusepp) AviII koht magistritde kategoorias 21

SOOLATAMISE MJU MAANTEERSETE MULDADE FAUNALE JA DIATOMEEFLOORALEPiret VachtIII koht magistritde kategoorias 26

BIOGEENSE RNI SISALDUSE HINDAMINE ISLANDI VIKEJRVE SETTESMariell JssiI koht bakalaureusetde kategoorias 30

BRI2 JA CTC BRICHOS VALGU TOIME KODUHIIRE (MUS MUSCULUS) MIKROGLIIA JA INIMESE (HOMO SAPIENS) NEUROBLASTOOMI RAKKUDELE. MEETODI VLJATTAMINEHeli Illipe-Sootak, Margit Kaldme, Tiit LandII koht bakalaureusetde kategoorias 34

KLASTERANALSI VEA HINDAMINE KESKKONNAUURINGUTEL HUANALSIDE NITELTerje LeolaIII koht bakalaureusetde kategoorias 41

HARIDUSTEADUSED

MUUSEUM KUI FORMAALHARIDUST TOETAV PPEKESKKONDSireli UusmaaI koht magistritde kategoorias 48

KOLME PLVKONNA INIMESTE SUHE MUUSIKAKASVATUSSE KOOLIS, KOORILAULU JA LAULUPIDUDESSEKai ReiII koht magistritde kategoorias 51

PPEJUDUDE KOOLITAJATE VRTUSPOSITSIOONID (PPEJU IDENTITEEDI VRTUSPHISE REKONSTRUEERIMISE TOETAMISE KONTEKSTIS)Reili PaeII koht magistritde kategoorias 54

PIEDUTUS MATEMAATIKAS: PIRASKUSTE TEKKIMISE PHJUSED PETAJATE JA PILASTE ARVAMUSE PHJALKairi JrvetarIII koht magistritde kategoorias 58

DRUKUTEVAHELISE KIUSAMISKITUMISE OLEMUS 6. JA 9. KLASSISLaura RohlinIII koht magistritde kategoorias 62

PILASTE ARVAMUSAVALDUSED, TAGASISIDESTUS NEILE NING SELLE MJU ENESEHINNANGULERita MetsII koht bakalaureusetde kategoorias 65

VISUAALSETE STIIMULITE MJUST TANTSUPETUSES. PILOOTUURIMUSJoonas KollomIII koht bakalaureusetde kategoorias 69

HUMANITAARTEADUSED

IRRATSIONAALSUSE POEETIKA A. H. TAMMSAARE LOOMINGUSMaarja VainoParim doktorit humanitaarteadustes 73

PLACE, THE PRESENCE OF NATURE, AND (PERSONAL) HISTORIES IN THE WORK OF GRAHAM SWIFT AND ANDRUS KIVIRHKMaris SrmusI koht magistritde kategoorias 76

LAHKUMINEKatariina RebaneII koht magistritde kategoorias 80

AJALOOTEADUS NUKOGUDE EESTIS 19441952Helen Lausma-SaarII koht magistritde kategoorias 84

DOKUMENDI ARUSAADAVUS: TL PPETOETUSTE TAOTLEMISE, MRAMISE JA MAKSMISE KORD 2010/2011. PPEAASTAL Haldusteksti arusaadavusest Tallinna likoolisKristiina KalistruIII koht magistritde kategoorias 87

TA ON IGE MEES VALES ERAKONNAS: POLIITILISE KAMPAANIA KSIKJUHTUMI ETNOGRAAFILINE UURIMUSRisto SpriitIII koht magistritde kategoorias 90

MEESTE JA MASKULIINSUSTE ERI PALGED AJAKIRJAS NUKOGUDE NAINE (19691972)Liis JhvikI koht bakalaureusetde kategoorias 93

KULTUURIDEVAHELIST MOBIILSUST UURIDES: BRITI SAARTEL ELAVATE INGLISE KEELT VRKEELENA KNELEVATE MIGRANTIDE KULTUURILINE KOHANEMINE (AKULTURATSIOON)Suule SooII koht bakalaureusetde kategoorias 97

ALLATIIVSETE REKTSIOONILAIENDITE KASUTUSALA AVARDUMINEKais AllkiviIII koht bakalaureusetde kategoorias 101

TEISIKU MOTIIV FILMIS: SSTEEMSE KLASSIFIKATSIOONI KATSEJuhan RaudIII koht bakalaureusetde kategoorias 105

SOTSIAALTEADUSED

EESTI JA VENE NOORTE (RIIGI)RAHVUSLIK IDENTITEET LHTUVALT NENDE PRIMORDIALISTLIKUST VI SITUATIIVSEST ORIENTATSIOONISTTarmo TuiskI koht magistritde kategoorias 109

TALLINNA LIKOOLI INFOTEADUSTE INSTITUUDI INFOTEADUSE ERIALA VILISTLASUURING Maiken NiitII koht magistritde kategoorias 112

KOHALIKE OMAVALITSUSTE SOTSIAALTOETUSED IGUSAKTIDES JA EELARVETESKersti KriiskII koht magistritde kategoorias 115

TAJA JA TANDJA VASTUTUST SUURENDAVA HAIGUSHVITISTE REFORMI MJU KINDLUSTATUD TTAJATE KITUMISELE HAIGESTUMISE KORRALMadis FilippovI koht bakalaureusetde kategoorias 119

JUHTIVA MISTETE STRUKTUURI SEOS LHIMLU AKTIVATSIOONI- JA PIDURDUSPROTSESSIDEGA TERVETEL TISEALISTELValdar TammikII koht bakalaureusetde kategoorias 123

TERVISETEADUSED

LASTE MNGULISUS NING SELLE SEOSED VANEMATE USKUMUSTE JA SOOVIDEGAPiia KesanurmII koht magistritde kategoorias 129

FENOMENOLOOGILINE UURIMUS LANGEVARJUHPPE KOGEMUSEST JA THENDUSESTMerili LobjakasI koht bakalaureusetde kategoorias 133

KIIRUISUTAJA JU- JA VIMSUSNITAJATE DNAAMIKA VISTLUSPERIOODILMart MarkusII koht bakalaureusetde kategoorias 137

TPPISTEADUSED

HIRINGU KOMPENSEERIMINE MITTELINEAARSETES JUHTIMISSSTEEMIDESArvo KaldmeI koht magistritde kategoorias 142

UURIMUSLIKU PPE RAKENDAMISE VIMALUSED FIBONACCI JADA KONTEKSTISHelen LutsII koht magistritdetde kategoorias 147

VALGUSDIOODLAMPIDE PARAMEETRITE UURIMINE JA VRDLEMINE KOMPAKT-FLUORESTSENTS- NING HGLAMPIDEGAJana PajuII koht magistritde kategoorias 153

RUUTVORMIDE TAANDAMINEJekaterina LjubimovaIII koht magistritde kategoorias 157

POLMEERIDE KASVU SIMULATSIOONID KOLMEDIMENSIONAALSETEL VREDELSiim VeskiltI koht bakalaureusetde kategoorias 162

VRELISELT JRJESTATUD HULGAD JA ALGEBRALISED VREDKristina HalturinaII koht bakalaureusetde kategoorias 167

EESTIKEELSETES TEKSTIDES ASESNADE ASENDAMISE ALGORITMStanislav GaistrukIII koht bakalaureusetde kategoorias 170

KOONDUVATE ARVRIDADE TEISENDUSTESTAnde PelbergIII koht bakalaureusetde kategoorias 174

PLASMA PARAMEETRID NING VNKUMISED JA LAINED PLASMASKalju TammeIII koht bakalaureusetde kategoorias 179

Tallinna likoolis toimub igal aastal lipilaste teadustde konkurss, mille eesmrk on stimulee-rida ja vrtustada lipilaste teadustegevust ning avaldada tunnustust nii lipilastele kui nende juhendajatele. Konkursile vib esitada bakalaureuse-, magistri- ja doktoritid ning teaduspublikat-sioone. Tid hinnatakse valdkonniti ning parimate tde autoreid premeeritakse. Lisaks saavad vidutde autorid vimaluse esitada oma lput phjal kokkuvtliku teadusartikli, mis avalda-takse toimetatud kogumikuna.

Kesolev Tallinna likooli lipilaste teadustde kogumik koosneb 2012/2013. ppeaasta le-likoolilise konkursi vidutde phjal koostatud artiklitest.

Pean teadushuviliste lipilaste tunnustamist ning parimate tde esiletstmise traditsiooni jt-kumist vga oluliseks. Vib ju olla, et bakalaureuseppe lipilane ei tee seetttu paremat lpu-td, et ta on kuulnud lipilastde konkursist, kuid kindlasti on juba saadud tunnustusel ning esimese teadusartikli kirjutamise kogemusel oma roll tita selles, et meie parimad lipilased jt-kaksid pinguid veelgi suurema innuga ning saaksid nakatatud teaduse pisikuga.

Soovin pnevat lugemist ja palju lennukaid ideid uuteks teadusartikliteks!

Katrin NiglasTeadusprorektor

TALLINNA LIKOOLI LIPILASTE 2011/2012. PPEAASTA PARIMAD TEADUSTD / ARTIKLITE KOGUMIK

10

GEO -JA BIOTEADUSED

12

FOSFORI JAOTUS PEIPSI JRVE PHJASETETES: KESKKONNATEGURITE JA INIMMJU JRVE KOSSTEEMILE

PHOSPHORUS IN THE BOTTOM SEDIMENTS OF THE LARGE SHALLOW LAKE PEIPSI: ENVIRONMENTAL FACTORS AND ANTHROPOGENIC IMPACT ON THE LAKE ECOSYSTEM

Galina Kapanen

Parim doktorit loodusteadustes

SissejuhatusJrvesetted peegeldavad valgla ja jrvesisese elu koostoimet. Samas pole jrvesetete nol tegemist ainult muutumatu loodusliku ajalookihiga, vaid jrve ainevahetust mjutava kossteemi osaga (Punning 2007; Puusepp 2011). Veekogude seisundit mrab suures osas fosforikoormus. Fosfori-ringe jrvedes on keeruline ssteem ja seda mjutavad paljud keskkonnategurid (Bostrm jt 1982; Sndergaard 2007). Phjasetete roll fosforiringes on veel lplikult uurimata, kuna setted vivad fosforit kas siduda vi vabastada, mjutades sellega biogeenide hulka jrvevees ja seega ka primaar-produktsiooni ning veekogu ldist troofsust.

Jrvede kige tsisemaks probleemiks on eutrofeerumine (Moss jt 2005), mis sltub tavaliselt vee fosforisisaldusest. Euroopa Liidu Veepoliitika Raamdirektiiv on seadnud eesmrgiks saavutada aastaks 2015 kigi pinnaveekogude hea vi vga hea seisund; paljude jrvede jaoks thendab see nue muu hulgas ka jrve fosforikoormuse alandamist. Selle lesande titmisel vib aga takistu-seks osutuda fosfori sisekoormus jrvesetetest.

Peipsi jrv, mis koosneb kolmest osast (Peipsi Suurjrv, Lmmijrv ja Pihkva jrv), on Euroopas suuruselt neljas jrv (pindalaga 3555 km2, valgalaga 47 800 km2). Viimasel kmnendil toimunud muutused Peipsi jrve kossteemis nitavad, et ksnes vliskoormuse vhenemine ei peata jrve eutrofeerumist (Kangur, Mls 2008; Loigu jt 2008; Nges jt 2010). Kuna Peipsi jrves aset leidvad muutused on n suure inertsiga, siis paljud mjud vivad avalduda alles pikema aja jooksul. Seep-rast otsustati teha Peipsi jrvel phjalikud uuringud, mis aitaksid hinnata selle jrve ajalis-ruumilist dnaamikat, ning leida veekogus toimivad seosed.

Dissertatsiooni uuringute tulemused on publitseeritud viies teadusartiklis: (1) Kapanen 2008; (2) Punning jt 2008a; (3) Punning jt 2008b; (4) Punning, Kapanen 2009; (5) Kapanen 2011.

TALLINNA LIKOOLI LIPILASTE 2011/2012. PPEAASTA PARIMAD TEADUSTD / ARTIKLITE KOGUMIK GEO JA BIOTEADUSED

13

EesmrgidDissertatsiooni laiemaks eesmrgiks oli hinnata looduslikke ja inimtekkelisi mjusid suurele ja mada-lale Peipsi Suurjrvele, kasutades selleks hdroloogilisi, litoloogilisi ja geokeemilisi muutujaid ja jrve phjasetete koostist ning keskendudes peamiselt fosfori ajalis-ruumilisele jaotusele setetes.

T kigus hinnati ja kontrolliti fosfori fraktsioneerimismeetodite stabiilsust ja korratavust; m-rati fosfori ruumiline dnaamika Peipsi Suurjrve pindmistes phjasetetes; leiti veetaseme fluk-tuatsioonide mju fosfori kontsentratsioonile settes kogu Holotseeni vltel; hinnati viimasel 100 aastal aset leidnud intensiivse inimtegevuse mju Peipsi Suurjrvele, kasutades selleks erinevaid fosforifraktsioone ja polaromaatseid ssivesinikke (PAH); tehti kindlaks ladestunud ja potentsiaal-selt liikuva fosfori kogused Peipsi Suurjrve phjasetetes.

Materjal ja metoodikaSettefosfori fraktsioneerimisel kasutati Hieltjesi ja Lijklema (1980) meetodit ning Psenneri jt (1988) skeemi, mida on tiendanud Jensen ja Thamdrup (1993) ning Lukkari (2008). Uuringute lbiviimiseks kasutati peale fosforifraktsioonide sisalduse analsi mitmeid teisi paleolimnoloo-gilisi meetodeid (sette litoloogiline kirjeldus, diatomeeanals, dateeringud, PAH sisaldus jne) ja andmete ttlemisel rakendati erinevaid statistilisi analse (ANOVA, CONISS, PCA).

Olulisemad tulemusedJrgnevalt on esitatud doktorit olulisemad tulemused.

Fosforifraktsioonide jaotus korreleerub hsti phjasetete keskmise terasuurusega ja nende eri-pinnaga. Sette flokulatsioonimehhanism ja aleuriidi osakesed mngivad olulist rolli saasteainete levikul Peipsi Suurjrves. Seda tendab ka PAH-ide jaotus phjasetetes. PAH-ide vhene esinemine madalaveelises kaldalhedases tsoonis viitab sellele, et need levivad hu kaudu ning settivad vee-keskkonnas kiiresti koos peamiselt planktilist pritolu orgaanilise materjaliga. ldfosfori krgeimad kontsentratsioonid pindmistes phjasetetes on orgaanikarikastes peenteristes proovides, kus domineerib orgaaniline fosfor (kuni 52%).

Mitme paleolimnoloogilise markeri analsid vikejrvedes on nidanud, et vikejrvede areng ja veetaseme muutused neis on Holotseeni vltel toimunud sama mustri alusel (Puusepp 2011). Kesolevad tulemused ei kinnita seda suure ja madala jrve kohta. Episoodilise mbersettimise tttu ei jta jrve veetaseme kikumine otsest jlge mobiilsete elementide (nagu P) kontsentratsioonide muutustesse jrvesettes. Uuring nitas, et ldfosfori kontsentratsioon on suhteliselt stabiilne Holotseeni algusest kuni 19. sajandi keskpaigani (sette sgavustel 0,56 m).

Tavaliselt vib jrvesetted jagada kaheks funktsionaalselt erinevaks osaks: pealmiseks umbes 10 cm paksuseks kihiks, mis vtab osa jrve toitainete ringest, ning selle all olevaks nn ajalooliseks kihiks (Bostrm jt 1982). Peipsi Suurjrve sette lbiligete analsi tulemusena leiti, et lemised 3040 cm settekihid vtavad aktiivne osa jrve toitainete ringest. Krged fosfori kontsentratsioo-nid vhekonsolideeritud poorsetes setetes (veesisaldus le 88%) on ilmselt seotud fosfori aktiivse difusiooniga vesi-sete piiril.

Fosfori kontsentratsioonid viimase 100 aasta setetes on vga varieeruvad. Kige rohkem fosfo-rit ladestus aastatel 20052008 ja 19141935. Samal ajal me ei ne mrke intensiivsest inimm-just 19701980. Orgaanilise fosfori domineerimine phjasetetes nitab elustiku olulist rolli fosfori transportimisel vee ja sette vahel.

PAH sisalduse ning sissekande anals settest lubas eristada kolme ajaperioodi (1) enne intensiivse inimmju tekkimist (kuni 1920-ndateni), (2) mdukas sissekande suurenemine (kuni 1960-ndateni) ning (3) plevkivitstuse mjul jrsk kontsentratsioonide tus ning langus tnape-vaks. Seega saab PAH-i sisaldust setetes kasutada markerina intensiivse inimtegevuse mju kohta.

Toetudes Peipsi Suurjrve akumulatsiooniala mtmisandmetele (umbes 1830 km2, Punning jt


14

2009), on vimalik vlja arvutada summaarne fosfori jagunemine setetes. Arvestades kogu akumu-leerunud fosfori settimistihedust ja -dnaamikat, saab vlja arvutada fosfori jagunemise erineva-tes setetes ning fraktsioonides. Lhtudes vastavatest andmetest, saame vita, et viie sentimeetri paksusesse settekihti Peipsi Suurjrve akumulatsioonialas on ladestunud 395490 tonni ldfosforit aastas. Viimase 15 aasta jooksul on potentsiaalselt mobiilset fosforit settesse ladestunud umbes 55 tonni aastas (~ 14% ldfosforist). Potentsiaalselt mobiilse fosfori keskmine akumulatsioonikiirus viimase 100125 aasta jooksul on olnud 63 mg m2 y1.

Peipsi jrve pindmisi setteid on ka varem korduvalt uuritud, kuid arvestades nii Peipsi jrve loo-duslikku kui ka majanduslikku thtsust, on nende uuringute jtkumisel suur teaduslik ja praktiline vrtus. Artikli aluseks olev t on esimene kompleksuuring phjasetete fosforiringest Peipsi jr-ves. Jrve kossteemis toimunud protsesside mistmiseks on vaja Narva je valgla fosforiringe uuringuid jtkata, kasutades fsikaliste, keemiliste, bioloogiliste markerite kitumismustreid kui ka ajaloolisi andmed.

TnusnadTnan oma juhendajaid, koloogia Instituudi vanemteadur Jaanus Terasmaad ja professor [Jaan-Mati Punningut], ning olen tnulik kigile headele kolleegidele koloogia Instituudist toetuse ja vrtuslike nuannete eest. Doktorit tegemist on toetanud mitmed fondid: sihtfinantseerita-vad teadusteemad (SF0280016s07), ETFi grandid (ETF7392, ETF8189), SA Keskkonnainvesteeringu-te Keskuse projektid (06063/381, 08083/1097), koloogia ja keskkonnateaduste doktorikool, maateaduste ja koloogia doktorikool. Tnan TL lipilaste 2011/2012. aasta teadustde kon-kursi hindamiskomisjoni tunnustuse eest.

ViiteallikadBostrm, B., Jansson, M., Forsberg, C. (1982). Phosphorus release from lake sediments. Archiv fr HydrobiologieBeiheft Ergebnisse der Limnologie, 18, 559.

Jensen, H. S., Thamdrup, B. (1993). Iron bound phosphorus in marine sediments as measured by bicarbonate-dithionite extraction. Hydrobiologia, 253, 4759.

Kangur, K., Mls, T. (2008). Changes in spatial distribution of phosphorus and nitrogen in the large north-temperate lowland Lake Peipsi (Estonia/Russia). Hydrobiologia, 599, 3139.

Kapanen, G. (2008). Phosphorus fractionation in lake sediments. Estonian Journal of Ecology, 57, 244255.

Kapanen, G. (2011). Pool of mobile and immobile phosphorus in sediments of the large, shallow Lake Peipsi over the last 100 years. Environmental Monitoring and Assessment, DOI 10.1007/s10661-011-2455-2.

Loigu, E., Leisk, ., Iital, A., Pachel, K. (2008). Peipsi jrve valgla reostuskoormus ja jgede veekvaliteet. Haberman, J., Timm, T., Raukas, A. (toim). Peipsi. Tartu: Eesti Loodusfoto, 179199.

Lukkari, K. (2008). Chemical characteristics and behaviour of sediment phosphorus in the northeastern Baltic Sea. Academic dissertation in Environmental Soil Science, 17. Finnish Institute of Marine Research, Finland, Helsinki.

Moss, B., Barker, T., Stephen, D., Williams, A. E., Balayla, D. J., Beklioglu, M., Carvalho, L. (2005).Consequences of reduced nutrient loading on a lake system in a lowland catchment: deviations from the norm? Freshwater Biol., 50, 16871705.


Nges, T., Tuvikene, L., Nges, P. (2010). Contemporary trends of temperature, nutrient loading, and water quality in large Lakes Peipsi and Vrtsjrv, Estonia. Aquatic Ecosystem Health & Management, 13(2), 143153.

Psenner, R., Bostrm, B., Dinka, M., Pettersson, K., Pucsko, R., Sager, M. (1988). Fractionation of phosphorus in suspended matter and sediment. Archiv fr HydrobiologieBeiheft Ergebnisse der Limnologie, 30, 98110.

Punning, J.-M. (2007). Aeg ja ruum paleolimnoloogias. Punning, J.-M. (toim). Keskkonnauuringute ndisprobleeme 10. Tallinn: Tallinna likooli koloogia Instituut, 74104.

Punning, J.-M., Kapanen, G., Hang, T., Davydova, N., Kangur, M. (2008a). Changes in the water level of Lake Peipsi and their reflection in a sediment core. Hydrobiologia, 599, 97104.

Punning, J.-M., Terasmaa, J., Vaasma, T., Kapanen, G. (2008b). Historical changes in the concent-rations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in Lake Peipsi. Environmental Monitoring and Assessment, 144, 131141.

Punning, J.-M., Kapanen, G. (2009). Phosphorus flux in Lake Peipsi sensu stricto, Eastern Europe. Estonian Journal of Ecology, 58, 317.

Punning, J.-M., Raukas, A., Terasmaa, J., Vaasma, T. (2009). Surface sediments of transboundary Lake Peipsi: composition, dynamics and role in matter cycling. Environmental Geology, 57(4), 943951.

Puusepp, L. (2011). Ka jrvesetted knelevad paleolimnoloogilistest uuringutest Eestis viimasel kmnendil. Soomere, T., Nges, T., Help, H.-L., Jakobson, S., Rebo, ., Varlamova, G. (toim). Teadusmte Eestis (VII). Meri. Jrved. Rannik. Eesti Teaduste Akadeemia Kirjastus, 171187.

Sndergaard, M. (2007). Nutrient dynamics in lakes with emphasis on phosphorus, sediment and lake restoration. Doctors dissertation (DSc), University Of Aarhus, Denmark.

15


HARJU MAAKONNAPLANEERINGU TEEMAPLANEERINGU ASUSTUST JA MAAKASUTUST SUUNAVAD KESKKONNATINGIMUSED ROHELISE VRGUSTIKU RAKENDAMINE TALLINNA ROHELISE VNDI OMAVALITSUSTE NITEL

IMPLEMETATION OF HARJU COUNTY THEMATIC PLAN FOR GREEN NETWORK PRINCIPLES. THE CASE OF TALLINN GREEN BELT LOCAL GOVERNMENTS.

Diane Banhard

I koht magistritde kategoorias

SissejuhatusEesti planeeringute ssteem on hierarhiline tagamaks ruumilise arengu jrjepidevust, peavad viksemat maa-ala hlmavad ja detailsemad planeeringud lhtuma krgema tasandi planeeringu poolt seatud raamistikust ning iga uue planeeringu koostamisel arvestatakse varemkehtestatud planeeringutega. Reaalsuses on eri tasandite hildamine htseks planeerimisssteemiks aga kee-rukas ning tihti see ei nnestu.

Roheline vrgustik veti niinimetatud planeeringukaitse alla 13.11.2002 vastu vetud planeeri-misseaduse redaktsiooniga. Rohelise vrgustikuga seotud lesanne lisati planeerimisseadusesse leriigilise planeeringu ja maakonnaplaneeringute koostamise kogemuse alusel ning selle tingis vajadus tagada rohelise ssteemi terviklik toimimine ja silimine (Eesti planeerimisssteemi le-vaade...).

Rohelise vrgustiku mistet kasutatakse vahel koloogilise vrgustiku snonmina, kuid sisuliselt

Uurimist ksitles Harju maakonnaplaneeringu teemaplaneeringu Asustust ja maakasutust suunavad keskkonnatingimused (edaspidi AMSK) rohelise vrgustiku rakendamist kohalike omavalitsuste ldplaneeringutes ja detailplaneeringutes. T eesmrk oli vlja selgitada, kas AMSK eesmrkide titmine on vimalik Tallinna rohelisse vndisse jvate Harjumaa koha-like omavalitsuste ldplaneeringute ning detailplaneeringute kaudu; samuti selgitada vlja peamised probleemkohad ning vajadusel leida meetmed, mis vimaldaksid teemaplaneeringu eesmrke paremini tita.

T tulemusel selgus, et ldplaneeringutes esitatud kasutustingimused ei erine suuresti Harju maakonnaplaneeringu teemaplaneeringus esitatutest ning kuigi t valimisse kuulusid detailplaneeringud, mille puhul ei esinenud teravaid konflikte, on alust eeldada, et ebapiisa-vate kasutustingimuste levtmine ldplaneeringutesse toob kaasa probleemid detailplanee-ringute koostamisel. Roheline vrgustik on suhteliselt planeerimiskeskne ksitlus, kuid sellega tuleb arvestada ka teiste tegevuste kavandamisel, mis ei vaja planeeringumenetluse korralda-mist. Praegune seadusandlus seda lhenemist pigem ei toeta.


16

on tegu osaga koloogilisest vrgustikust, mille ksitlust kasutatakse philiselt planeerimisalases kontekstis (Sepp, Jagomgi 2002). Rohelise vrgustiku phimtte kasutamine planeerimisel vi-maldab vrtustada ja sihipraselt ra kasutada kaitsealuste ning vhemkasutatavate alade laias mttes keskkonda kujundava mju tekivad vimalused ruumiliselt tasakaalustada hiskonna loo-dustkahjustavaid mjusid (Eesti 2010, 2000) ning aitab kaasa kaitsealade silimisele ja toimimisele ning liikide rndele (Sepp, Jagomgi 2002).

AMSK kehtestati Harju maavanema poolt 11.02.2003 ning selle heks olulisemaks eesmrgiks on loodus- ja keskkonnakaitseliselt phjendatuna ruumistruktuuri tagamine, mitte ulatusliku rohelise pinna mratlemine ja selle majandustegevusest vlja jtmine, seades aladele vajalikud kasutustin-gimused, mis peavad tagama sstva arengu maakonnas.

Tallinna linnale on AMSK-s mratletud roheline vnd ehk haljasvnd, millesse ulatuvad Har-ku, Jelhtme, Keila, Kiili, Raasiku, Rae, Saku, Saue ja Viimsi vald ning Keila, Maardu, Paldiski ja Saue linn ning mille ajalugu ulatub juba eelmisesse sajandisse.

1930. aastatel nappis linnade lhedal metsa ja seetttu tehti metsastamistid ning vaid vajalikku sanitaar- ja hooldusraiet. Nukogude aja alguses moodustati Tallinnale ja rajoonikeskustele linna-de suurusele vastavad rohelised vndid. 1955. aastal kehtestati rohelise vndi laiuseks Tallinna mber 30 kilomeetrit. (Margus 1974)

Tallinna roheline vnd valiti uurimisobjektiks tulenevalt praeguse aja potentsiaalselt suuremast arendussurvest ning vimalike konfliktide arvust, mis oleks abiks ssteemi kitsaskohtade leidmisel, sest tnapeval on see linnale lhemal kui kunagi varem.

T eesmrgi titmiseks pstitati kolm uurimisksimust. Millised kasutustingimused on esitatud Tallinna rohelise vndi kohalike omavalitsuste

ldplaneeringutes rohelise vrgustiku toimimiseks/silimiseks vrreldes AMSK-s esitatud kasutustingimustega? Kas Tallinna rohelises vndis kehtestatud detailplaneeringud arvestavad rohelise vrgustikuga? Kas rohelise vrgustiku eesmrkide saavutamiseks peaks rakendama tiendavat regulatsiooni?

MetoodikaKuna maakonna teemaplaneeringul puudub eraldiseisev mehhanism eesmrkide elluviimiseks ning see toimub teistel tasanditel kasutatavate vahendite kaudu, on oluline hinnata ldplaneeringutes esitatud tingimusi ning nendega eesmrgi saavutatavust. Selleks et leida vastus esimesele esitatud uurimisksimusele, on lbi viidud vrdlus AMSK-s ja Tallinna rohelisse vndisse jvate kohalike omavalitsuste ldplaneeringutes esitatud keskkonnatingimuste vahel. Kesoleva t autor eeldab, et kui ilmneb puudujke algmaterjalis, ilmneb puudujke ka sellele tuginevas materjalis. Vrdluseks valiti vlja 10 vrdlustunnust, mis tuginesid ts esitatud hinnangule AMSK kasutustingimuste piisavuse le.

Asustuse laienemise reguleerimine Nuded asustuse laienemisele rohelise vrgustiku alal Esile toodud vlistatavad vi ebasoovitatavad tegevused rohelise vrgustiku alal Esitatud minimaalsed hoonetevahelised kaugused rohelise vrgustiku alal Rohelise vrgustiku realade ksitlus Looduslike alade osathtsuse silitamise nue Sinise vrgustiku ksitlus ldplaneeringu vi selle keskkonnamju strateegilise hindamise koostamisel tehtud loomastiku-

uuringud Seireks esitatud indikaatorid AMSK struktuurelementide tpsustamine ldplaneeringuga

17


Kuna rohelise vrgustikuga arvestamine ja selle tpsustamine ldplaneeringutes on vaid esimene samm rohelise vrgustiku rakendamisel ning kuna detailplaneeringuga saab teha ldplaneeringu muutmise ettepanekut, oli asjakohane hinnata rohelise vrgustiku ksitlust detailplaneeringutes. Seega, leidmaks vastust teisele esitatud uurimisksimusele ehk uurimaks rohelise vrgustikuga arvestamist rohelise vrgustiku alale jvates detailplaneeringutes, korraldati anals Harku, Rae ja Saku valla rohelise vrgustiku aladel kehtestatud detailplaneeringute seletuskirjade, phijooniste ja vajadusel kehtestamise otsuste alusel. Nimetatud omavalitsusksused valiti, tuginedes ts esitatud teabele, et nimetatud valdades vib olla potentsiaalselt suurem arendussurve.

Detailplaneeringute osas vaadeldi ts jrgmist. Detailplaneeringu kehtestamise aeg Detailplaneeringuga kavandatav tegevus Planeeringuala suurus Kas detailplaneering asub AMSK kohase rohelise vrgustiku alal? Kas rohelise vrgustiku alale on kavandatud hoonestust? Kui rohelise vrgustiku alale on kavandatud hoonestust, siis kas see on koosklas ldplaneeringus

stestatuga? Kas detailplaneeringu kehtestamise otsusega on seatud tiendavaid tingimusi?

Hindamaks tiendava igusliku regulatsiooni vajalikkust, oli kasutatud eelnevalt uurimists saa-dud teavet ning igusaktide, planeeringute, strateegiliste dokumentide, teadusartiklite jms lbi-ttamisel saadud teavet. Mistmaks rohelise vrgustiku thtsust ning sisu, viidi lbi teemaintervjuu nelja isikuga: kohaliku omavalitsuse keskkonnaspetsialistiga, keskkonnaameti Harju-Jrva-Rapla regiooni keskkonnakorralduse spetsialisti ja looduskasutuse spetsialistiga ning Harju maavalitsuse planeeringute talituse juhatajaga.

Intervjuude peamisteks teemadeks olid: rohelise vrgustiku olulisus planeerimisotsuste tegemi-sel, rohelise vrgustiku tpsustamine ldplaneeringutes, loomastiku-uuringute korraldamise vaja-dus ldplaneeringu koostamisel, indikaatorid rohelise vrgustiku toimivuse hindamiseks, maaka-sutus rohelise vrgustiku alal, rohelise vrgustiku kui meetodi eesmrk ja tiendava regulatsiooni vajalikkus.

AMSK eesmrkide edasiarendamine Tallinna rohelise vndi ldplaneeringutes ja kasutustingimuste vrdluse tulemusedKasutustingimuste vrdlusest nhtus, et osa ldplaneeringuid on planeeringu koostajate ngu. See vib viidata, et kohalik omavalitsus ei ole osanud vi teadnud seada kohalike oludega arvestavaid nudeid. ldplaneeringutes vljapakutud erinevate ebasoovitatavate tegevuste vi objektide arv oli llatuslikult vike t autor eeldas, et kohalikul tasandil on loetelu pikem, et tulevikus otsuseid tugevamalt motiveerida. Samas vib valikute lahtijtmine olla taotluslik, et leida viise, kuidas tulevikus lubada vallale/linnale kasuliku rajatise ehitamist.

Peamiselt elamuarendusele piirangute seadmine on ilmselt tingitud t valimisse kuuluvate omavalitsusksuste asukohast Tallinna lhedus seab tahes-tahtmata suuremad vajadused elamuarendusteks ning suurema vajaduse reguleerida arenduste suunda.

Kuigi paljudes ldplaneeringutes oli kirjeldatud phimte, et arendustegevuse lubamise le otsustamisel hinnatakse rohelise vrgustiku toimimajmist, siis indikaatoreid vi toimivuse mtmise kriteeriume esitati vaid vhestes ldplaneeringutes.

18


Rohelise vrgustikuga arvestamine detailplaneeringutesTs kasutatud valim oli eeldatavasti (Rae vallas ja Saku vallas kaks ning Harku vallas seitse) ebapiisav usaldusvrsete ldistuste tegemiseks, kuid viitab aspektidele, mis vivad omada kaalu ka laiemas kontekstis. ldpilt kolme omavalitsuse nitel on positiivne valimisse sattunud detailplaneeringute vhesus vib lubada oletusi, et pigem hoidutakse rohelise vrgustiku alale arendusi lubamast, kui seatakse neile tingimusi. Ilmnes ka olukord, kus hoolimata rohekoridori ulatumisest planeeringualale pidas planeeringu kehtestaja olulisemaks ldplaneeringuga mratud juhtotstarvet ning detailplaneeringu vastavust sellele. Siinkohal ei teki ksimus niivrd detailplaneeringu kehtestamise, vaid rohelise vrgustiku kavandamise kohta ldplaneeringus kui ldplaneeringu koostamisel ei prata thelepanu rohelise vrgustiku paiknemise ja selle aluse ala juhtotstarvete vimalikule konfliktile, ei saa eeldada, et detailplaneeringu koostamise tasemel toimub vastuolude lahendamine.

ldplaneeringutes esitatud tingimused asustuse laienemisele rohelise vrgustiku alal viks tinglikult jagada kaheks: preventiivseteks (erineva reiimiga alad, kruntide suurused, hoonete vahekaugus jms) ning korrektiivseteks (piirete rajamise keeld, tiendava haljastuse rajamine, alushaljastuse silitamise nue, hoonete paiknemine jms), millest olulisemaks tuleks pidada esimest.

Rohelist vrgustikku ksitleva tiendava regulatsiooni vajalikkusTulenevalt asjaolust, et roheline vrgustik ei ole maakasutus, vaid ssteem selle kohal, mis vajab toimimiseks sobivate maakasutuste silimist, on hetkel tegu suhteliselt ebakindlatel alustel psiva ssteemiga. Rohelise vrgustiku toimimise tagamine on jrjepidev, kuid muutustele reageeriv protsess. Detailplaneeringute vrdlus nitas, et olulist survet rohelise vrgustiku alale arendada ei ole, kuid iga aastaga lisanduvad detailplaneeritavad alad seavad vajaduse rohelise vrgustiku alad ning tingimused aeg-ajalt le vaadata. Korraprasel ldplaneeringute levaatamisel tuleks hinnata rohelise vrgustiku toimivust, selle hindamiseks peaks mrama htsed indikaatorid le Eesti. levaatamise tulemused annaks teavet nii kohalikule omavalitsusele, et sellega jrgnevatel aastatel otsuste tegemisel arvestada, kui ka maavalitsustele, et vajadusel algatada uus teemaplaneering vi esitada probleemses ksimuses tpsustav seisukoht.

T autor nustub seisukohaga, et rohelist vrgustikku ei ole mtekas kaitse alla vtta, kuid nendib, et see vajab laiemat kajastamist ning arvestamist vljaspool kohaliku omavalitsusksuse ametkonda ja planeerimisseadust. Niteks vib mrkamata jda oluline negatiivne mju rohelisele vrgustikule, mis vib tekkida tegevusest, mis ei vaja elluviimiseks planeeringut (keskkonnakasutuslubadega taotletavad tegevused). T autor tegi ettepaneku tiendada keskkonnamju hindamise ja keskkonnajuhtimisssteemi seadust nii, et roheline vrgustik oleks nimetatud he KMH algatamise eelhinnangu kriteeriumina ning oleks kajastatud KMH/KSH aruande sisule esitatavates nuetes.

KokkuvteRoheline vrgustik on visioon, mis osaliselt on kll realiseerunud, kuid peamiselt on see eesmrk, mille poole peldakse. Kuigi roheline vrgustik on tugevalt seotud planeerimisega, ei ole selle paiknemine otseselt seotud maakasutusega, kuid sellega mittearvestamine on seotud maakasutusega tpsemalt ldplaneeringus seatud ala juhtotstarbega. Rohelise vrgustiku toimimiseks ning psimajmiseks on vaja sobivat maakasutust, ka pikas perspektiivis, see vib viia aga konfliktideni maaomanikega, kes soovivad oma maad vrtustada.

T tulemusel selgus, et ldplaneeringutes esitatud kasutustingimused ei erine suuresti Harju maakonnaplaneeringu teemaplaneeringus esitatutest, kuid piirid eesmrkide titmisele seab juba maakonnaplaneeringus esitatud kohati liiga detailne ja kohati liiga ldine kasutustingimuste ksitlus, olles tinglikult vastuolus planeerimisseaduse maakonnaplaneeringule seatud lesandega,

19


milleks on rohelise vrgustiku toimimist tagavate meetmete kavandamine. Kui algallikas on kasutustingimused seatud suhteliselt tpselt, annab see vimaluse sellele toetuvates dokumentides need le vtta muutmata.

Samuti vib AMSK-s ja ldplaneeringutes esitatud kasutustingimuste suhteline sarnasus olla tingitud sellest, et esimese ringi ldplaneeringutes ilmselt ei osata ja ei julgeta seada liiga rangeid piiranguid ning puudub praktika ja teadmised tagajrgedest, kui peab valima rohelise vrgustiku vi arendustegevuse vahel. Philine roll rohelise vrgustiku eesmrkide saavutamisel ning selle toimivana hoidmisel on siiski ldplaneeringutel sellel tasemel seatakse paika arendatavad alad ning juhtotstarbed, mis juba eos ei sisaldaks konflikte. Detailplaneeringute tasemel toimub kavandamine aga juba vaid kindlal territooriumil, mngides sellel erinevaid planeeringulahendusi lbi.

Ts analsitud detailplaneeringud arvestasid suures osas rohelise vrgustiku paiknemisega. Valimisse sobinud kehtestatud detailplaneeringute suhteliselt vike arv vib viidata, et arendussurve rohelise vrgustiku alale ei ole suur vi on kohalik omavalitsus suutnud hoida arendused rohelise vrgustiku alalt vljas.

Tulenevalt omavalitsusksuse suhteliselt suurest diskretsiooniulatusest rohelise vrgustikuga arvestamisel, tehti ts ettepanek hinnata korraprasel ldplaneeringute levaatamisel rohelise vrgustiku toimimist ning seada tulemuste kontrollijaks maavalitsus.

Ts leiti, et rohelise vrgustiku suhteliselt planeerimiskeskset lhenemist tuleks vhendada rohelise vrgustiku teema lisamisega keskkonnamju hindamise ja keskkonnajuhtimisssteemi seadusesse, et oluliste keskkonnamju omavate tegevuste mratlemisel oleks heks kriteeriumiks roheline vrgustik ning selle toimimajmine.

Lpetuseks julgeb autor vita, et rohelise vrgustiku ssteem kogu maakonna tasemelt vaadates toimib minimaalselt vajalikul tasemel just nii vajalikul, kui seda eeldab AMSK. ldplaneeringutes on rohelise vrgustiku temaatika ksitletud, detailplaneeringute tasemel ei ilmnenud olulisi probleeme ning seni, kuni kohalik omavalitsus peab rohelise vrgustiku toimimist ning silimist oluliseks, see nii ka jb. Siinkohal tuleks mrkida, et Tallinna rohelises vndis on kohalikke omavalitsusi, kes on oma ldplaneeringu lahenduse phjalikult lbi melnud ning ksitlenud seda strateegilise arengudokumendina, kuid kuna rohelise vrgustiku nol on tegemist ssteemiga, mis vajab toimimiseks sidusust, ei piisa ksikutest eeskujulikest nidetest.

ViiteallikadEesti planeerimisssteemi levaade. 21.05.2012.

Margus, M. (1974). Eesti NSV puhkealad. Tallinn: Valgus.

Sepp, K., Jagomgi, J. (2002). Roheline vrgustik. 21.05.2012.

leriigiline planeering Eesti 2010. (2000). 21.05.2012.

20


21

INIMMJU ILMINGUD KAJASTATUNA LOHJA JA VEREVI JRVE SETETESKLADOTSEERIDE EHK VESIKIRPUDE POPULATSIOONIDE MUUTUSTENA VIIMASEL SAJANDIL

HUMAN IMPACT RECORDED IN THE SEDIMENTS OF LAKE LOHJA AND LAKE VEREVI BY CLADOCERA POPULATION CHANGES IN THE LAST CENTURY

Egle (Puusepp) Avi

II koht magistritde kategoorias

SissejuhatusEesti jrvede kiireks vananemise phjuseks viimasel sajandil on peetud intensiivset inimmju, mis-tttu on paljude jrvede kossteem muutunud prdumatult (Memets 1977). Olenemata vee-keskkonna suurest mitmekesisusest, on kladotseerid (Cladocera) ehk vesikirbud hed vhestest, kelle abil on vimalik jrvedes toimunud muutusi uurida, kuna nende jnused silivad settes (Frey 1960). Kuigi vesikirpude anals on paleolimnoloogilistes uuringutes osutunud thusaks, ei ole seda Eestis jrjepidevalt kasutatud.

Uurimist heks eesmrgiks oli rakendada vesikirpude analsi kui uut paleolimnoloogilist meetodit Tallinna likooli koloogia Instituudis. Teiseks eesmrgiks oli hinnata vesikirpude analsi olulisust inimmju uurimisel jrvede kossteemides viimasel sajandil. Lisaks oli soov saada uusi teadmisi vesikirpude liikide indikatiivsuse kohta.

Uurimisalad ja metoodikaUurimiseks valiti jrved, mis olid olnud mrkimisvrselt inimtegevusest mjutatud. Nendeks olid Lohja jrv kui lhiajalise ja ulatusliku ning Verevi kui pikaajalise inimmjutusega jrv. Lohja jrve taheti muuta kalakasvanduseks ning jrve elustiku vhendamiseks viidi sisse mrki polkloorpi-neeni ning jrve happelisuse vhendamise eesmrgil plevkivituhka. Verevi jrve reostati le 20 aasta Elva linna reoveega.

Lisaks vesikirpude jnuste lugemisele setteproovidest kasutati kuumutuskao analsi, 210Pb dateerimist, klaster- ja ordinatsioonanalsi, planktoni ja litoraali elupaiku eelistavate vesikirpude liikide suhet ning bioloogilise mitmekesisuse analsi.

Tulemused ja aruteluMuutused Lohja jrve kossteemis viimasel sajandil Valitsevate liikide kooslus Lohja jrves 20. sajandi alguses eesotsas Bosmina longirostrise, Alona quadranguralise, Disparalona rostrata ja Bosmina (E.) longispinaga viitab Lohja jrve vhetoitelisu-sele sel perioodil (Szeroczyska 2002). Muutusi vesikirpude arvukuses 20. sajandi esimeses pooles vib siduda kalade kisklussurvega, eriti sisse toodud karpkalaga (Memets 1968), kuna vesikirpude liigilises koosluses olulisi murranguid ei toimunud.


Esimesed ilmingud muutusest vesikirpude koosluses on nha 1950ndatel. Chydorus sphaericuse ja Bosmina E. coregoni arvukuse kasv sel perioodil vib viidata jrve toitelisuse tusule (Frey 1960). Samuti esines 1950ndatel Bosmina (E.) thersitese, keda on paleouuringutes harva kirjeldatud (Bdzki et al. 2012), lemmra. B. (E.) thersitest on seostatud hpertroofsete jrvedega (Hofmann 1987a) ning Eestis on seda liiki leitud ka polhumiinsetest jrvedest (Memets 1958). Kuna settimiskiiruse tus on sel perioodil mrgatav, siis on vimalik, et jrve valgalal toimunud muutuste tttu suurenes sissevool jrve.

Joonis 1. Vesikirpude jnused Lohja jrve settelbilikes

Suurim murrang Lohja jrves oli mrgatav ajal, mil leidsid aset inimhiringud (Joonis 1). Vesikirpude suur hulk 1964. aastal vib olla seotud nende suure suremusega, phjustatuna mrgitamisest ja plevkivituha sisseviimisest. Leptodora kindtii, keda peetakse heks reostustundlikumaks vesikirbuks (Moiseenko et al. 2006), arvukus vhenes samuti otsese inimmju ajajrgul. Toimusid ka muudatused lekaalus olevate liikide osas, mida oli theldanud ka Aare Memets; B. longirostrise arvukus vhenes ja B. (E.) coregoni muutus valdavaks. Samuti kasvas vesikirbu C. sphaericus arvukus. Seda liiki saab seostada jrve troofsuse tusu ja vetikate vohamisega (Frey 1960) ning erakordseid vetikate itsenguid jrves kirjeldati just 1970ndatel (Memets 1977). 1970ndatel vhenes ka suurtaimestiku osakaal jrves (Memets 1977) ning makroftidel elavate vesikirpude nagu Acroperus harpae, Camptocercus rectirostris, Alona guttata, A. tuberculata ja Graptoleberis testudinaria arvukus.

Vesikirpude rohkus 1980ndate alguses vib olla seotud kladotseeride koosluse taastumisega vi loomhljumi rikastamisega 1969. ja 1970. aastal, kuigi muutusi zooplanktoni liigilises koosluses ei theldatud (Memets 1977).

Verevi jrv viimasel sajandilEnne 19. sajandi algust ei olnud Verevi jrv mrkimisvrselt inimese poolt mjutatud. Liigilises enamuses olid Bosmina (E.) kessleri ning Alonopsis elongata, keda on leitud madala toitelisuse tasemega jrvedest (Hofmann 1987b; Memets 1958).

Muutused valdavate liikide koosluses algasid juba 19. sajandi keskel ja kestsid kuni 20. sajandi lpuni, mil puhastati suurtaimestikust jrve liivast ujumisala (Ott et al. 2005). Sel perioodil said

22

0

10

20

30

40

50

60

Sga

vus (

cm)

20

Bosm

ina (E

.) lon

gispin

a

10

Lepto

dora

kindti

20 40 60

Bosm

ina lo

ngiro

stris

20 40

Alona

quad

rangu

ralis

20

Disp

aralon

a ros

trata

10

Acrop

erus h

arpae

10

Alono

psis

elong

ata

10

Alona

gutat

ta

10

Grap

toleb

eris t

estud

inaria

10

Alona

tube

rculat

a

20Liigi osakaal (%)

Bosm

ina (E

.) the

rsites

20

Chyd

orus s

phae

ricus

20 40

Bosm

ina (E

.) core

goni

10

Camp

tocerc

us re

ctiros

tris

10

Paral

ona p

igra

1 2 3

H'

500 10001500

Vesikirpude hulk2010

2000

1990

198019701960

1940

1900

1800

Aasta

x 103 vesikirpu/ml

0

10

20

30

40

50

60

Sga

vus (

cm)

20 40

Bosm

ina (E

.) kes

sleri

20 40

Bosm

ina (E

.) refl

exa

20

Chyd

orus s

phae

ricus

20 40 60Liigi osakaal (%)

Bosm

ina lo

ngiro

stris

10

Lepto

dora

kindti

5

Paral

ona p

igra

5

Mono

spilu

s disp

ar

2 4

H'

500 100015002000

Vesikirpude hulk

1880

1910

1950

19902010Aasta

x 103 vesikirpu/cm3


lekaalu Bosmina longirostris, Bosmina (E.) reflexa ja Chydorus sphaericus, kelle alusel vib eeldada jrve krget toitainete sisalduse taset (Gsiorowski, Szeroczyska 2004). Ka varasema uuringu phjal (1929. aastal) leiti Verevi jrv olevat mdukalt rohketoiteline (Ott et al. 2005).

Joonis 2. Vesikirpude jnused Verevi jrve settelbilikes

Alates 1978. aastast juhiti jrve Elva linna reovett (Ott et al. 2005). Kui vlja arvata vesikirpude arvukuse leldine kasv, siis vesikirpude kooslus reostamisperioodil ei muutunud (Joonis 2). Toitainete rikastumise mju jrve kossteemile ei olnud mrkimisvrne arvatavasti seetttu, et jrv oli juba enne reostamist rohketoitelise jrve arenemisjrgus ning seega olid ka jrves elavad liigid krgemat toitainete sisaldust taluvad.

Muutused vesikirpude jnuste koosluses avaldusid siis, kui 1998. aastal algas jrve puhastamine ja taastamine (Ott et al. 2005). Sel perioodil hakkas jrves valitsema B. longirostris ning kasvas mrkimisvrselt Leptodora kindtii arvukus. Tingimuste paranemist jrves nitavad ka C. sphaericuse ja B. (E.) kessleri paljususe vhenemine (Gsiorowski, Szeroczyska 2004).

Tulevikuvljavaated vesikirpude analsis Nokikute (Bosmina) perekonna liikide paleolimnoloogiline indikatiivsus uurimisjrvedes oli mrki-misvrne. Teadmised selle perekonna liikide kohta on senini aga vga vhesed. Olenemata raskus-test nokikute jnuste mramisel, on antud perekonna liikide koloogilise nii uurimine vesikirpude analsi arendamise seisukohalt vga oluline.

KokkuvteVesikirpude analsi abil uuriti viimase sajandi inimmju Lohja ja Verevi jrves. Lohja jrve taheti kasutada kalakasvandusena ning jrve elustiku vhendamiseks viidi veekokku mrki ja happelisuse vhendamise eesmrgil plevkivituhka. Verevi jrve reostati le 20 aasta Elva linna heitveega, kiirendades nii jrve toitainetega rikastumist. Lohja jrves toimus mrkimisvrne murrang vesikirpude liigilises koosseisus prast jrve manipulatsiooni. Verevi jrves toimus pikaajaline toitelisuse tus, mis sai alguse enne uuritavat inimtegevust, mistttu olid vesikirbud rohketoiteliste tingimustega kohanenud ning pret vesikirpude liigilises koosseisus reostusajajrgul ei esinenud.

23

0

10

20

30

40

50

60

Sga

vus (

cm)

20

Bosm

ina (E

.) lon

gispin

a

10

Lepto

dora

kindti

20 40 60

Bosm

ina lo

ngiro

stris

20 40

Alona

quad

rangu

ralis

20

Disp

aralon

a ros

trata

10

Acrop

erus h

arpae

10

Alono

psis

elong

ata

10

Alona

gutat

ta

10

Grap

toleb

eris t

estud

inaria

10

Alona

tube

rculat

a

20Liigi osakaal (%)

Bosm

ina (E

.) the

rsites

20

Chyd

orus s

phae

ricus

20 40

Bosm

ina (E

.) core

goni

10

Camp

tocerc

us re

ctiros

tris

10

Paral

ona p

igra

1 2 3

H'

500 10001500

Vesikirpude hulk2010

2000

1990

198019701960

1940

1900

1800

Aasta

x 103 vesikirpu/ml

0

10

20

30

40

50

60

Sga

vus (

cm)

20 40

Bosm

ina (E

.) kes

sleri

20 40

Bosm

ina (E

.) refl

exa

20

Chyd

orus s

phae

ricus

20 40 60Liigi osakaal (%)

Bosm

ina lo

ngiro

stris

10

Lepto

dora

kindti

5

Paral

ona p

igra

5

Mono

spilu

s disp

ar

2 4

H'

500 100015002000

Vesikirpude hulk

1880

1910

1950

19902010Aasta

x 103 vesikirpu/cm3


Lisaks leiti, et nokikute (Bosmina) perekond kirjeldas toimunud muutusi kige paremini ning nende koloogilise nii edasine uurimine arendaks oluliselt vesikirpude analsi.

TnusnadTnan oma juhendajat professor Tiiu Koffi vajalike nuannete eest ning Agata Marzecovat abi eest statistiliste analside koostamises. Olen vga tnulik Helle Memetsale, kes vimaldas ligipsu Aare Memetsa uurimisandmetele. Palju tnu ka Kaarina Sarmaja-Korjonenile ja Krystyna Szeroczyskale petuste eest vesikirpude mramisel.

T valmis ETF8189 grandi toel.

ViiteallikadBdzki, L. A., Szeroczyska, K., Puusepp, E. (2012). The late Holocene appearance of European Eubosmina thersites (Crustacea, Cladocera) and an update on the taxonomy status of European Bosmina and Eubosmina. DOI: 10.1007/s10750-012-1376-6.

Frey, D. G. (1960). The ecological significance of Cladocera remains in lake sediments. Ecology, 41, 684699.

Gsiorowski, M., Szeroczyska, K. (2004). Abrupt changes in Bosmina (Cladocera, Crustacea) assemblages during the history of the Ostrowite Lake (northern Poland). Hydrobiologia, 526, 137144.

Hofmann, W. (1987a). Cladocera in space and time: Analysis of lake sediments. Hydrobiologia, 145, 315321.

Hofmann, W. (1987b). The late Pleistocene/Holocene and recent Bosmina (Eubosmina) fauna (Crustacea: Cladocera) of the pre-alpine Starnberger See (FRG). J. Plankton Res. 9, 2, 381394.Hofmann, W. (1987b).

The late Pleistocene/Holocene and recent Bosmina (Eubosmina) fauna (Crustacea: Cladocera) of the pre-alpine Starnberger See (FRG). J. Plankton Res. 9, 2, 381394.

Moiseenko, T. I., Voinov, A. A., Megorsky, V. V., Gashkina, N. A., Kudriavtseva, L. P., Vandish, O. I., Sharov, A. N., Sharova, Y., Koroleva, I. N. (2006). Ecosystem and human health assessment to define environmental management strategies: The case of long-term human impacts on an Arctic lake. Science of the Total Environment, 369, 120.

Memets, A. (1958). Andmeid Eesti vesikirbuliste (Cladocera) faunast. Eesti NSV Teaduste Akadeemia Toimetised, 5, 1, 5365.

Memets, A. (1968). Eesti jrved. Tallinn: Valgus.

Memets, A. (1977). Eesti NSV jrved ja nende kaitse. Tallinn: Valgus.

Ott, I., Kiv, T., Nges, P., Kisand, A., Jrvalt, A., Kirt, E. (2005). General description of partly meromictic hypertrophic Lake Verevi, its ecological status, changes during the past eight decades and restoration problems. Ott, I., Kiv, T. (Eds). Lake Verevi, Estonia A Highly Stratified Hypertrophic Lake. Springer, Netherlands, 120.

24


Szeroczyska, K. (2002). Human impact on lakes recorded in the remains of Cladocera (Crustacea). Quaternary International, 9596, 165174.

25


26

SOOLATAMISE MJU MAANTEERSETE MULDADE FAUNALE JA DIATOMEEFLOORALE

THE EFFECTS OF DE-ICING SALTS ON ROADSIDE SOIL FAUNA AND DIATOM FLORA

Piret Vacht

III koht magistritde kategoorias

SissejuhatusMullaelustikul on oluline roll mulla aineringetes, arengus ning talitluses. Samuti on mullaelustik

heaks mulla seisundi indikaatoriks. Kui maapealsete kossteemide mitmekesisust on uuritud sna phjalikult, piirduvad teadmised mullaelustikust suuresti mnede organismirhmade ja kosstee-mitpidega. Nii on vihmausse ja hooghnnalisi uuritud juba aastakmneid ning nad on laialdaselt kasutatavad indikaatororganismid. Rnivetikaid ehk diatomeesid on seni phjalikult uuritud eel-kige veekeskkonnas, kuid muldades on nende bioindikatsiooni omadused veel vhetuntud ning vrivad seega thelepanu.

Maanteersete alade kogupindala, mida mjutab talvine libedatrje (sh soolatamine), on aasta-tega jrjest kasvanud ning neid alasid peetakse vhevrtuslikeks. Ometi on ka nende alade mullad elupaigaks tohutule hulgale liikidele, mis kannavad endas informatsiooni sealse kossteemi toi-mimise kohta. Nendele organismidele saavad osaks mitmetest allikatest tulenevad hiringud, mis kujundavad koosluste taksonoomilist lesehitust aja jooksul. Silivad eelkige need liigid, kes on vimelised tugeva keskkonnastressiga kohanduma.

T eesmrgid: analsida maanteersete muldade elustikku hooghnnaliste, vihmausside ja rnivetikate

koosluste struktuuri ning mikroobikoosluste aktiivsus- ja biomassinitajaid;

eritleda mullaelustiku lesehituse muutusi erineva talvise seisunditasemega teede rsetel aladel ja teest kaugenevalt ning seoseid mulla parameetritega (pHH2O, orgaanilise aine ja karbonaatide sisaldus kuivaines, niiskus);

uurida talvise libedatrje mju mullaelustikule.

Uuringualad ja metoodikaLhtuvalt tee talvisest seisunditasemest (Tee seisundinuded 2002), mulla liigist ja limisest ning visuaalsetest vaatlustest valiti Harju- ja Raplamaal kuus prooviala. Proovialad paiknevad Vaida-Urge, Kose-Kehra, Kose-Purila, Tallinna ringtee ning Tallinn-Rapla-Tri tee rsetel gleistunud rhk- ja leostunud ning rhksetel gleistunud muldadel. Domineerivaks limiseks oli saviliiv, kerge vi keskmine liivsavi.

2011. aasta mais ja septembris mdeti teest 5, 10, 15 ja 20 m kauguselt mulla hetkeniiskus ning koguti proovid elektrijuhtivuse (EC1:5) ja pHH2O mtmiseks laboris. 1, 5, 10 ja 20 m kauguselt teest koguti proovid veesisalduse ja kuivaine orgaanilise aine ning karbonaatide sisalduse mra-miseks (Heiri et al. 2001).


27

Mulla mikroobikoosluste, diatomee- ja vihmaussiproovid koguti koos mullaproovidega transek-tiphiselt 2011. aasta mais ja septembris, hooghnnaliste proovid 2011. aastaseptembris. Vihma-usside proovid koguti kolmes korduses ning sealjuures lhtuti standardmetoodikast (Gunn 1992; Meyer 1996). Vihmausside liigiline kuuluvus mrati mikroskoobi abil (Timm 1999). Hooghnnaliste proovid koguti kuues korduses ning nad ekstraheeriti mullaproovidest, kasutades Tullgreni lehtreid. Hooghnnalised loendas ja liigilise kuuluvuse mras (Gisin 1960; Fjellberg 1980) PhD Annely Kuu. Mulla mikroobikoosluste analsid teostas MSc Sander Kutti Tallinna Tehnikalikooli Tartu Kolledi mullabioloogia laboris. Mulla mikroobikoosluste biomass mrati substraadi poolt indutseeritud hingamise (SIR) meetodil (Anderson, Domsch 1978; hlinger 1996) ja mikroobikoosluste ldine aktiivus hingamisaktiivsuse alusel (Brohon et al. 2001). Diatomeeproovid koguti kolmes korduses, seejrel tdeldi neid laboris, eemaldamaks proovidest leliigsed komponendid, ning prepareeri-ti. Diatomeerakud loendati ning mrati nende perekondlik, vimaluse korral ka liigiline kuuluvus (Krammer, Lange-Bertalot 19881991, 19992004). Liigilise mitmekesisuse vrdlemiseks kasutati kikide organismirhmade puhul Shannoni (Shannon-Wieneri) (Begon et al. 1996) ja Simpsoni (1-D) indekseid (Somerfield et al. 2008).

Andmete analsil lhtuti kirjeldava ja ldistava statistika meetoditest, millele lisaks kasutati ordinatsioonimeetoditena kanoonilist korrespondentanalsi (CCA) ja liiasusanalsi (RDA). And-meanalsiks kasutati programme SPSS Statistics 17, STATISTICA 8.0, Open Office Calc 3.0.1, TILIA GRAPH (Grimm 1990) ja CANOCO 4.52 (ter Braak 1986; 1987; 1995).

Tulemused ja aruteluMulla elektrijuhtivuse analsides esines kevadel mningaid anomaaliaid, mis tingisid olukorra, kus krgeimad elektrijuhtivuse nitajad ei paiknenud mitte krgeima, vaid keskmise talvise sei-sunditasemega teede rsetel aladel. Sgiseks alanes elektrijuhtivus kigil aladel ning silis krgei-ma taseme teede rsete muldade keskmiselt krgem soolsusfoon. Seega vastab tele eeldus, et suurema liiklussagedusega ja ka krgema talvise seisunditasemega teede rsetel aladel on mulla elektrijuhtivus krgem. Teiste mullakarakteristikute varieeruvus oli kllaltki ootusprane mulla hetkeniiskus ja orgaanilise aine sisaldus kuivaines suurenesid ning karbonaatide sisaldus kuivaines vhenes teest kaugenedes, mulla pHH2O oli htlane ning peegeldas eelkige piirkonnale iseloomu-like muldade omadusi.

Vihmausside arvukus ja liigirikkus oli proovialade ja transektide likes ebahtlane. Seega ei saa vita, et maanteerseim transekt vi mni seisunditase oleks alati krgemate vi madalamate ni-tajatega. Kll aga vis sgisel theldada vihmausside arvukuse, liigirikkuse ja liigilise mitmekesisuse vhenemist vrreldes kevadega. Liikidest domineerisid vhenudlikud vihmaussiliigid (harilik mul-lauss, roosa mullauss) ning teest kaugemal paiknevatel transektidel ka punane vihmauss. Samuti vljendab endogeiliste vihmaussiliikide suur osakaal (48%) maantee negatiivset mju kooslusele. Jrelikult avaldab tee seisunditase ja kaugus teest teatud mju mulla vihmaussikoosluste arvukuse-le ja taksonoomilisele struktuurile, kuid on keerukas eristada soolatamise mju teiste saasteainete mjust neile.

Hooghnnaliste arvukus oli enamikul proovialadel htlane. Kuna ka liigirikkus oli proovialade li-kes vga sarnane, ei ilmnenud olulisi seoseid teede soolatamise ning hooghnnaliste arvukuse ja liigirikkuse vahel. See-eest theldati seoseid konkreetsete liikide ja mulla elektrijuhtivuse nitaja-te vahel. Kuna mitmed leitud liigid (nt Parisotoma notabilis, Lepidocyrtus lanuginosus) taluvad ka varasemate uuringute snul mdukat reostust (nt Kuznetsova 2009), oli hooghnnaliste liigiline koosseis ootusprane.

Mikroobide biomassi ja aktiivsuse puhul theldati eelkige sesoonseid muutusi. Mikroobide bio-mass oli keskmiselt madalam krgema seisunditasemega teede rsetel muldadel. Mikroobide hin-gamisaktiivsuses see-eest mrkimisvrseid erinevusi ei theldatud.

Diatomeeanalsi kige llatavamaks tulemuseks oli diatomeede suur arvukus ja liigirikkus krgeima talvise seisunditasemega teede maanteerseimal transektil. Seega leidub rnivetikaid


28

arvukalt ka karmides keskkonnatingimustes. Domineerivateks liikideks olid Hantzschia amphioxys ja Navicula mutica.

T tulemusena selgus, et teede talvine libedatrje avaldab teatud mju mullaelustikule, mis vljendub konkreetsete liikide ja organismirhmade esinemises, samas on siinjuures ilma edasiste uuringuteta raske eristada soolatamise mju mulla parameetritest ning teistest maanteelt prine-vatest saasteainetest.

ViiteallikadAnderson, J. P. E., Domsch, K. H. (1978). A physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils. Soil Biology and Biochemistry, 10, 215221.

Begon, M., Harper, J. L., Townsend, C. R. (1996). Ecology: Individuals, populations and communities. Oxford: Blackwell Science.

Brohon, B., Delolme, C., Gourdon, R. (2001). Complementarity of bioassays and microbial activity measurements for the evaluation of hydrocarbon-contaminated soils quality. Soil Biology and Biochemistry, 33, 883891.

Fjellberg, A. (1980). Identification keys to Norwegian Collembola. Stavanger: Norsk Entomologisk Forening.

Gisin, H. (1960). Collembolenfauna Europas. Geneva: Museum dHistoire Naturelle.

Grimm, E. C. (1990). TILIA and TILIA GRAPH. PC spreadsheet and graphics software for pollen data. INQUA, Working Group on Data-Handling Methods. Newsletter, 4, 57.

Gunn, A. (1992). The use of mustard to estimate earthworm population. Pedobiologia, 36, 6567.

Heiri, O., Lotter, A. F., Lemcke, M. J. (2001). Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results. Journal of Paleolimnology, 25, 101110.

Krammer, K., Lange-Bertalot, H. 19881991. Bacillariophyceae. Ettl, H., Gerloff, J., Heynig, H., Mollenhauer, D. (Eds). Ssswasserflora von Mitteleuropa 2/24. Stuttgart/Jena: Gustav Fischer Verlag. Krammer, K., Lange-Bertalot, H. 19992004. Bacillariophyceae. Ettl, H., Gerloff, J., Heynig, H., Mollenhauer, D. (Eds). Ssswasserflora von Mitteleuropa 2/14. Heidelberg/Berlin: Spektrum Akademischer Verlag.

Kuznetsova, N. A. (2009). Soil-dwelling Collembola in coniferous forests along the gradient of pollution with emissions from the Middle Ural Copper Smelter. Russian Journal of Ecology, 40, 6, 415423.

Lange-Bertalot, H. (1979). Pollution tolerance as a criterion for water quality estimation. Nova Hedwigia, 64, 283304.

Meyer, E. (1996). Methods in soil zoology II. Schinner, F., hlinger, R., Kandeler, E., Margesin, R. (Eds). Methods in soil Biology. Berlin, Heidelberg: Springer LAB Manual. Springer Verlag.


Somerfield, P. J., Clarke, K. R., Warwick, R. M. (2008). Simpson Index. Jorgensen, S. E., Fath, B. (Eds). Encyclopedia of Ecology. Amsterdam: Elsevier B.V.

Tee seisundinuded. (2002). Riigi Teataja, mrus nr 45.

Ter Braak, C. J. F. (1986). Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis. Ecology, 67, 11671179.

Ter Braak, C. J. F. (1987). The analysis of vegetation-environment relationships by canonical correspondence analysis. Vegetatio, 69, 6977.

Ter Braak, C. J. F. (1995). Ordination Canonical correspondence analysis (CCA). Jongman, R. H. G., ter Braak, C. J. F., van Tongeren, O. F. R. (Eds). Data Analysis in Community and Landscape Ecology. Cambridge: Cambridge University Press.

Timm, T. (1999). Eesti rngusside (Annelida) mraja. Loodusuurijate ksiraamatud 1. Eesti loodusuurijate seltsi vljaanne. Tartu-Tallinn: Teaduste Akadeemia Kirjastus.

Van Dam, H., Mertens, A., Sinkeldam, J. (1994). A coded check-list and ecological indicator calues of freshwater diatoms from the Netherlands. Netherlands Journal of Aquatic Ecology, 28, 117133.

hlinger, R. (1996). Soil Respiration by titration. Schinner, F., hlinger, R., Kandeler, E., Margesin, R. (Eds). Methods in soil biology. Berlin: Springer-Verlag.

29


BIOGEENSE RNI SISALDUSE HINDAMINE ISLANDI VIKEJRVE SETTES

ESTIMATION OF BIOGENIC SILICA CONTENT IN THE SEDIMENT OF A SMALL ICELANDIC LAKE

Mariell Jssi

I koht bakalaureusetde kategoorias

Paleolimnoloogia ja globaalsed muutused lhisarktilistes kossteemidesPaleolimnoloogia kui teadusharu phineb teadmisel, et nii bioloogiline, keemiline kui fsikaline informatsioon minevikus valitsenud tingimustest on talletatud jrvede setetesse. ppides lugema setetes peituvat rikkalikku teavet minevikus toimunu kohta, avaneb ka vimalus prognoosida tulevikus toimuvaid keskkonnamuutusi, mis on praegusel ajal saamas inimkonna jaoks jrjest vaja-likumaks, kuna toimuvad kiired muutused maastike koloogias ja lppenud on stabiilne Holotseeni ajastik (Vitousek et al. 1997; Rockstrm et al. 2009).

Viimase 150 aasta jooksul toimunud klimaatiliste muutuste phjustajaks peetakse kasvavat kas-vuhooneefekti, mistttu on phjapoolkeral aasta keskmised temperatuurid kiiresti tusnud ja soo-jade aastaaegade kestus pikeneb (Smol 1988; Geirsdottir et al. 2009). Sealjuures on viimaste aas-takmnete paleouurimused nidanud, et arktilised ja lhisarktilised alad on lbi Maa ajaloo olnud globaalsetele muutustele tundlikumad ning jtunud alade sulamine vimendab omakorda glo-baalset kliima soojenemist (Arctic Climate Impact Assessment). Kuigi on teada, et arktiline soojene-mine mjutab elu tervel planeedil, on klmade alade globaalse mju ja koloogia kohta teadmised vhesed ning paleolimnoloogiliste uurimuste potentsiaal alakasutatud.

Lhisarktilised alad sobivad lalkirjeldatud uurimusteks, sest klmade ja karmide loodustin-gimuste tttu puudub otsene inimmju ja vikestel muutustel on suur mju liigivaese kotoobi toiduahelatele ja elustikule (Pienitz et al. 2004). Sealjuures on knealustele geograafilistele piirkon-dadele iseloomulik jrvederohkus, mis on kujunenud liustike tegevusel ja neis moodustunud setted sisaldavad teavet jrve biogeokeemilisest kujunemisest.

heks oluliseks muutusi kajastavaks indikaatoriks on jrve produktiivsuse muutumine ajas. Toit-ainetevaeses kossteemis, nagu seda on lhisarktilised jrved, peegeldab produktiivsuse tus

Artikli aluseks olev bakalaureuset on kirjutatud Tallinna likooli geokoloogia ppekava raa-mes. T teema valik kujunes ksikes autori sveneva huviga globaalsete muutuste mjust lhispolaarsetele kossteemidele ning kasvava eksperimenteerimishuviga uue meetodi vastu, mis panustaks ka paleokoloogiliste meetodite tiustamisse.

30


enamjaolt muutusi piirkonna klimaatilistes oludes. ldlevinud produktiivsuse indikaatoriks pee-takse orgaanilise aine sisaldust, kuid protsesside mistmiseks suurtel phja laiuskraadidel on vaja rakendada teisi meetodeid. Kui parasvtme jrvede praktika jrgi viks arvata, et suurem sette orgaanika sisaldus thendab krgemat produktiivsust, siis Islandi jrvesetete nitel vib orgaaniline aines olla erodeerunud jahedamal kliimaperioodil ja ei anna seega levaadet tegelikust jrvesise-sest produktiivsusest. Seetttu oli uurimist eesmrgiks kohaldada ja testida uut meetodit, mis markeerib rnivetikate kui fotosnteesivate organismide produktiivsust lhispolaarses jrves ning kasutab setetes peituvaid amorfsest rnist struktuure kui paleokoloogilist triista.

Materjal ja metoodikaTs kirjeldatud, kohaldatud ja rakendatud meetod phineb biogeense rni (BSi) keemilisel ekstra-heerimisel settest ning BSi sisalduse mtmisel spektrofotomeetriga. Selle protsessi mahukaim osa oli olemasolevate laboriprotokollide ja kirjanduse kaasabil Tallinna likooli koloogia Instituudi laborile sobiva meetodi vljattamine. Analsi etappide planeerimiseks kirjeldati eelnevalt sette-kerni litoloogiat ka pletuskao meetodil, et kujundada protsess vastavaks oligotroofse Islandi jrve settele.

Analsitud 43 cm pikkune settelbilige prineb Lne-Islandilt, vulkaanilise tekkega Brur-laug jrvest. Brurlaug on madalaveeline vikejrv, mis toitub sademetest ning on mjutatud viimasest jtumisest. Jrv on ks Islandi loodusmlestistest, asudes Snfellsjkulli rahvuspargi territooriumil, stratovulkaani jalamil, kilomeetri kaugusel Phja-Atlandi ookeani rannikust. Otsene inimtegevuse mju jrvele on minimaalne ja peamisteks elustikku mjutavateks teguriteks on klimaa-tilised muutused ja ala geoloogilisest aktiivsusest tulenevad geokeemilised protsessid.

Puursdamik on jaotatud proovideks hesentimeetrise intervalliga, tpne dateering t kirjuta-mise ajal puudus, kuid vulkaanilise tuha kihi jrgi on uuritud materjal settinud viimase 1000 aasta jooksul.

TulemusedAnalsides katsetulemusi ja erialakirjanduses esitatud uuringuid Islandi jrvesetete biogeense rni sisalduse muutuste kohta, nitab t, et diatomeede arvukus on Islandi jrvede uurimisel sobivaks produktiivsuse indikaatoriks. Biogeense rni eksperimendi tulemustest koloogia Insti-tuudi laboris selgub, et katse tulemused vivad alahinnata tegelikku amorfse rni (Si0) sisaldust ja tulevikus viks ekstraheerimisel kasutada tugevamat reagenti, kuid trendid muutustes on sellest hoolimata kirjeldatavad.

Brurlaug jrve 43 cm pikkuses settelbilikes saab nha nelja erineva BSi sisaldusega tsooni (Joonis 1). Puursdamiku alumises osas on ladestunud settesse 2 cm paksune tefra ehk vulkaanilise tuha kiht, mis markeerib jrske muutusi keskkonnas. Kige suurem ekstraheeritud rni sisaldus (11,5%) on enne vulkaanilise tuha kihti, peale mida hakkas biogeense rni sisaldus langema, judes 56%-ni settinud materjalist. BSi sisaldus settes on hakanud tusma viimase 100150 aasta jook-sul, moodustades settest 7%.

Brurlaug setetes vib olla mjutusi mitmetest erinevatest keskkonnaparameetritest, kuid dia-tomeede produktiivsuse muutused korreleeruvad teiste Islandil tehtud BSi lbiligetega. Need varasemad uurimused Islandi jrvesetetest, kus on kombineeritud erinevaid paleokoloogilisi meetodeid, testavad, et produktiivsuse langus aastatel 12501850 on tingitud Vikse Jaja jahe-nemisest ja diatomeede arvukus tuseb 20. sajandi soojenenud klimaatilistes tingimustes.

31


Joonis 1. Biogeense rni sisaldus (%) Lne-Islandil asuva Brurlaug jrve 43 cm pikkuses sette puursdamikus. Rooma numbritega on mrgitud neli tsooni, kus biogeense rni sisaldus on selgelt erinev. II tsoon markeerib tefra kihti settes ning selle phjal vib elda, et puursdamik kajastab muutusi mitmesaja aasta vltel.

JreldusedUurimist testab, et biogeense rni mtmise meetod sobib jrve diatomeekoosluse produk-tiivsuse uurimiseks. Antud meetod on disainitud oligotroofse Islandi jrve jaoks, kuid tst leiab soovitusi ja thelepanekuid ka krgema troofsustasemega jrve analsi protsessiks. Tulemused nitavad, et biogeense rni sisalduse muutused on mjutatud nii klimaatiliste kui ka teiste (kee-miliste, fsikaliste) parameetrite koosmjust, mille uurimisega jtkab t autor hetkel Hollandis magistrippes.

32


ViiteallikadArctic Climate Impact Assessment International Arctic Science Committee. 5.12.2012.

Geirsdttir, ., Miller, G. H., Thordarson, T., lafsdttir, K. B. (2009). A 2000 year record of climate variations reconstructed from Haukadalsvatn, West Iceland. J. Paleolimn. 41, 95115.

Pienitz, R., Douglas, M. S. V., Smol, J. (2004). Paleolimnological research in polar regions: An Introduction. Pienitz, R., Douglas, M. S. V., Smol, J. (Eds). Long-term Environmental Change in Arctic and Antarctic Lakes. Springer, Basel, 117.

Rockstrm, J., Steffen, W., Noone, K., Person, ., Chapin, F. S., Lambin, E., Lenton, T. M., Scheffer, M., Folke, C., Schellnhuber, H., Nykvist, B., De Wit, C. A., Hughes, T., van der Leeuw, S., Rodhe, H., Srlin, S., Snyder, P. K., Costanza, R., Svedin, U., Falkenmark, M., Karlberg, L., Corell, R. W., Fabry V. J., Hansen, J., Walker, B., Liverman, D., Richardson, K., Crutzen, P., Foley, J. (2009). Planetary boundaries: exploring the safe operating space for humanity. Ecology and Society 14, 32.

Smol, J. P. (1988). Paleoclimate proxy data from freshwater arctic diatoms. Verh. Internat. Verein. Limnol. 23, 837844.

Vitousek, P. M., Mooney, H. A., Lubchenco, J., Melillo, J. M. (1997). Human Domination of Earths Ecosystems. Science 277, 494499.

33


34

BRI2 JA CTC BRICHOS VALGU TOIME KODUHIIRE (MUS MUSCULUS) MIKROGLIIA JA INIMESE (HOMO SAPIENS) NEUROBLASTOOMI RAKKUDELE. MEETODI VLJATTAMINE

THE EFFECT OF BRI2 AND CTC BRICHOS PEPTIDE IN MURINE (MUS MUSCULUS) MICROGLIA AND HUMAN (HOMO SAPIENS) NEUROBLASTOMA CELLS. DEVELOPMENT OF A METHOD

Heli Illipe-Sootak, Margit Kaldme, Tiit Land

II koht bakalaureusetde kategoorias

KokkuvteBri2 ja CTC BRICHOS (CTC) valgud on vrdlemisi uued Alzheimeri tve tekitavate valgufibrillide (A) tekke potensiaalsed inhibiitorid. Ts uuriti valkude Bri2 ja CTC eri kontsentratsiooniga lahuste toimet koduhiire mikrogliia (Bv-2) ja inimese neuroblastoomi (SH-SY5Y) rakkudele koosmjus A-ga, lhtudes tstotoksilisusest. Samuti rekombinantselt saadud valkude puhverlahuste (Tris ja NaPO

4)

ja vimalike bakteri lipopolsahhariidide (LPS) negatiivset mju rakkudele. Tulemused viitasid valkude Bri2 ja CTC puhverlahuste ebasoovitavale krvalmjule. Theldati ka valkude ebapiisavat puhtust LPS-st.

SissejuhatusNeurodegeneratsiooniga seotud tbedele Huntingtoni ja Alzheimeri tbi (AD), Taani ja Briti dementsus on iseloomulikud nrvirakkude ekstratsellulaarses maatriksis moodustunud valgulised struktuurid [1]. Need nn amloidsed -peptiidid (A) on enamasti vga kindla ja psiva struktuuriga ning nende kuhjumine ajukoes prsib nrvirakkude elutalitlust [2].

Nende haiguste tuvastamine leiab aset enamasti tve gedas lppstaadiumis, mil ajukoe kahjus-tused on prdumatud ning patsiendi seisundit on vimalik vaid leevendada. Thusat ja kestvat ravimeetodit pole seniks veel leitud.

Kesolevas ts ksitleti eesktt AD ja hte vimalikku viisi neurodegeneratsiooni aeglustamiseks vi peatamiseks. Valkude Bri2 ja pindaktiivse SP-C (tpsemalt SP-C C-terminuse ehk CTC) uurimisel on avastatud neis sisalduva domeeni BRICHOS vime seonduda sihtmrkvalgu transmembraanse osaga. Seelbi takistab BRICHOS domeen valgu konformeerumist -kihiks ning agregeerumist oli-gomeerseks ja tstotoksiliseks kompleksiks.

Senised uurimused [3-6] on andnud mrkimisvrseid tulemusi Bri2 ja CTC BRICHOS (CTC) toi-mest amloidsetele naastudele in vitro. Antud t eesmrgiks veti uurida nende valkude mju monomeersele A-le ex vivo: koduhiire (Mus musculus) mikrogliia (Bv-2) ja inimese (Homo sapiens) neuroblastoomi (SH-SY5Y) rakukultuuris.

Kuna antud uurimisvaldkonnas pole varasemalt in vivo katseid tehtud, puudus protokoll katsete lbiviimiseks ja seelbi sai t eesmrgiks vlja ttada meetod, mis vimaldaks eelnevatele tead-mistele tuginedes viia lbi katsed Bri2 ja CTC valkude toime kohta Bv-2 ja SH-SY5Y (ex vivo).


35

Materjalid ja metoodikaRakkude kultiveerimine. Bv-2 rakke kultiveeriti DMEM kasvulahuses, millele oli lisatud 5 % veise-loote vereseerumit ja 1 % penitsilliini/streptomtsiini (PE/SM) lahust. SH-SH5Y rakkude puhul: 1 % PE/SM, 1 % NEAA, 15 % FBS, 41.5 % MEM, 41.5 % HAMS F-12. Rakke inkubeeriti (37 C, CO2 5 %). Rak-kudega viidi lbi puhverlahuste kontsentratsiooni optimeerimine, raku elujulisuse anals (MTT) Bri2 ja CTC valkude manulusel ning bakteri lipopolsahhariidi (LPS) mramine.

Rakkude klv. Bv-2 ja SH-SY5Y rakud klvati 96-kaevusele lamedaphjalisele plaadile tihedusega vastavalt 20-80000 ja 60-300000 rakku/cm2. Rakud taastusid 24 h inkubaatoris (37 C, CO2 5 %). Seejrel rakke tdeldi, lhtuvalt aspektist (a-e), jrgnevalt:

a) Bri2 valgulahuses koos ja ilma A 1-40/42. Bv-2 rakke tdeldi 46 h jrgnevalt: A 1-40 ja 42 ning Bri2-ga eraldi ja kombineeritult konts.-dega 0.25 M, 0.5 M ja 1 M. Kombineerimisel olid kasutusel jrgnevad A:Bri2 vahekorrad: 1:1, 1:2, 1:4, 2:1, 4:1.

b) A 25-35 ja silituslahuse dimetlsulfoksiidiga (DMSO). Bv-2 rakke tdeldi 24 h jrgnevalt: 1 M, 2.5 M, 5 M, 10 M, 20 M ja 30 M A 25-35 ja vastavalt 0.125 %, 0.25 %, 0.5 %, 1 %, 2 % ja 3 % DMSO seguga. Lisaks DMSO 1 %, 2 % ja 3 % lahused.

c) Bri2 ja CTC valgulahustes koos ja ilma A 25-35. Bv-2 rakke tdeldi 24 h jrgnevalt: A 25-35, Bri2 ja CTC eraldi ja kombineeritult konts.-dega 40 M, 20 M ja 10 M. Kombineerimisel olid kasutusel jrgnevad A:Bri2/CTC vahekorrad: 1:1, 1:2, 1:4, 2:1, 4:1.

d) Tris- ja fosfaatpuhvris. Bv-2 ja SH-SY5Y rakke tdeldi esimeses katses 24 h jrgnevalt: 0.2 %, 0.1 % ja 0.05 % DMSO-ga ning Bri2/CTC eraldi ja kombineeritult konts.-dega 40 M, 20 M ja 10 M. Kombineerimisel olid kasutusel jrgnevad DMSO:Bri2/CTC vahekorrad: 40 M:0.2 %; 20 M:0.1 % ja 10 M:0.05 %. Samuti teostati katse, kus puhvrite konts.-d jeti konstantseks. Rakke tdeldi 24 h jrgnevalt: 0.2 % DMSO, 5 mM Tris, 5 mM NaPO

4 (lisaks nende kombinat

sioon).

e) Bri2 ja CTC valgulahustes. Bv-2 ja SH-SY5Y rakke tdeldi 24 h jrgnevalt: 20 M Bri2/CTC LPS-ga ja LPS-ta.

Prast ttlust katse peatati DMEM-i eemaldamisega aspiratsiooni teel ning seejrel lisati rakku-dele MTT reagent (0.5 mg/ml). Rakke inkubeeriti (37 C, 5 % CO2) kuni siniste kristallide tekkeni. Reagent eemaldati ning kristallid lahustati 100 % DMSO-s. Tekkinud vrvi absorptsioon mdeti fluorestsentsspektromeetriga (OPTIMA, Labvision, Sweden) lainepikkusel 540 nm. Replikaatide arv oli katsetes 3-9.

LPS-i mramisel kasutati komplekti E-TOXATE kit (Sigma-Aldrich, USA).

TulemusedRakkude elujulisus:Bri2 valgulahuses koos ja ilma A 1-40/42. Rakkude Bv-2 ttlemisel A 1-40/42 osutusid rakku-dele surmavaks 0.25 M suuremad konts.-d (Gr 1). Bri2 manulusel saadi nii elujulisust tstvad kui ka langetavad tulemused kontrollkatsega vrreldes. Samas nitasid katsed A 1-40/42 koostoimes Bri2-ga rakkude teatavat elujulisuse tusu vrreldes puhta A manulusega.


36

Graafik 1. Elujulisuse protsent A 1-40 (a) ja 42 (b) ja Bri2-ga tdeldud Bv-2 rakkudes 46 h mdumisel. Rakke tdeldi eraldi ja kombineeritult konts.-dega 0.25 M, 0.5 M ja 1 M. Kombineerimisel olid kasutusel jrgnevad A:Bri2 vahekorrad: 1:1, 1:2, 1:4, 2:1, 4:1. Kontrolli kui vrdluslahuse vrtus on 100%.

A 25-35 ja DMSO-ga. Testiti A silitusaine DMSO vimalikke kontsentratsioone Bv-2 rakkude elujulisuse mramisel koostoimes A 25-35-ga (Gr 2). >1 % DMSO kontsentratsioon mjus rakku-dele toksiliselt. < 1 %-lise DMSO kontsentratsiooni puhul koostoimes A-ga ilmnes mrkimisvrne raku elujulisuse tus vrreldes kontrollkatsega, viidates asjaolule, et A 25-35 on vhem tstotok-siline kui A 1-40/42.

Graafik 2. Elujulisuse protsent A 25-35 ja DMSO-ga tdeldud Bv-2 rakkudes 24 h mdumisel. Rakke tdeldi DMSO-ga (D) eraldi (1 %, 2 % ja 3 %) ja kombineeritult A 25-35-ga. Kombineerimisel olid kasutusel jrgnevad A:DMSO vahekorrad: 1 M:0.125 %, 2.5 M:0.25 %, 5 M:0.5 %, 10 M:1%, 20 M:2 % ning 30 M:3 %. Kontrolli kui vrdluslahuse vrtus on 100%.


37

Bri2 ja CTC valgulahustes koos ja ilma A 25-35. A 25-35 40 M, 20 M ja 10 M konts.-dega kat-set korrati valkude Bri2 ja CTC-ga, mille tulemused nitasid nii A kui Bri2 prssivat mju rakkude elujulisusele (Gr 3).

Graafik 3. Elujulisuse protsent A 25-35 ning Bri2 ja CTC-ga tdeldud Bv-2 rakkudes 24 h mdumisel. Rakke tdeldi eraldi ja kombineeritult konts.-dega 40 M, 20 M ja 10 M. Kombineerimisel olid kasutusel jrgnevad A:Bri2/CTC vahekorrad: 1:1, 1:2, 1:4, 2:1, 4:1. Kontrolli kui vrdluslahuse vrtus on 100%.

Tris- ja fosfaatpuhvris. Selleks et testida Bri2 ja CTC valkude puhverlahuste ja DMSO koostoimet ja neutraalsust rakkude Bv-2 ja SH-SY5Y suhtes viidi lbi katsete seeria puhverlahuste erinevate konts.-dega (Gr 4). Tulemused ei toonud esile mrkimisvrset vahet kontrollkatsete ja puhver-lahuste mju osas. Kll aga vis theldada mningast korrelatsiooni NaPO

4 ja DMSO koosmju ja

rakkude elujulisuse vhenemise osas.

Bri2 ja CTC valgulahustes LPS-i olemasolul. Valkude rekombinantse snteesi viimane etapp on nen-de puhastamine bakteri LPS-st, seega vib eristada puhastamata ja puhastatud valku. Katseand-med Bv-2 ja SH-SY5Y rakkudega (Gr 5) nitasid vrdlemisi ebaolulist vrtuste vahet LPS-ga/-ta valkude vahel. Mnevrra positiivsem (st elujulisust tstev) tulemus saadi Bv-2 rakkude puhul nn puhastatatud valkudega. SH-SY5Y katsetes (Gr 5) seevastu andsid tstotoksilisemaid tulemusi hoopis eeldatavalt LPS-i vabad lahused.


38

Graafik 4. Elujulisuse protsent DMSO ning Tris ja NaPO4-ga tdeldud Bv-2 (a) ja SH-SY5Y (b) rakkudes 24 h mdumisel. Rakke tdeldi 0.2% DMSO (D), 5 mM Tris-puhver (T), 5 mM fosfaatpuhver (N) eraldi ja kombinee-ritult. Kontrolli kui vrdluslahuse vrtus on 100%.

Graafik 5. Elujulisuse protsent valgulahustega Bri2 ja CTC tdeldud Bv-2 (a) ja SH-SY5Y (b) rakkudes 24 h mdumisel. (LPS-st puhastatud - ja puhastamata + Bri2 ja CTC). Rakke tdeldi CTC/Bri2 LPS-ga ja LPS-ta kontsentratsiooniga 20 M. Kontrolli kui vrdluslahuse vrtus on 100%.


39

LPS-i mramine Bri2 ja CTC valkudes. LPS-i mramine viidi lbi E-TOXATE kitga vastavalt tootja-poolsele protokollile. Tlgendades saadud tulemusi vastavalt protokollis toodud juhendile, ei olnud vimalik tuvastada, kui suur oli LPS-i kontsentratsioon proovides. Kuna kik proovid olid mingil mral geeljad ja geelistumismra oli silmaga keeruline hinnata, jdi seisukohale, et kik proovid sisalda-vad teatud hulgal LPS-i.

AruteluEsmalt optimeeriti A tstoksilisemate vormide 1-40/42 (Gr 1), A 25-35 ning nende silituslahuse DMSO kontsentratsioonid. DMSO puhul oli selgelt nha, et le 1-%-lised konts.-d mjuvad rakkude elujulisusele prssivalt ning seeprast on oluline jlgida silitusaine hulka, vltimaks ebasoovita-vat krvalmju (Gr 2).

A ning Bri2 (Gr 3) koostoimekatsetes ilmnes Bri2 vhene mju A tstotoksilisuse vhendamisele; enim plvis thelepanu Bri2 rakkude elujulisust vhendav soodumus. Mnevrra ootusprase-mad tulemused ilmnesid CTC valgu katsetel koos ja ilma A 25-35-ga. Kuigi siingi ji ebamraseks puhta CTC rakkude elujulisust vhendav ilming. Saadud katseandmed ei toeta eelnevaid teadmisi BRICHOS domeeniga valgulahuste kohta [3], mille alusel peaks Bri2 seonduma A-ga tugevamalt ja seelbi vhendama selle tstotoksilisust.

Bri2 ja CTC valkude prssiv toime rakkude elujulisusele ja katsetulemuste ebajrjepidevus viitasid mingile katsetulemusi mjutavale tegurile. Antud uurimuses otsustati kontrollida nimetatud valkude puhverlahuste ja DMSO neutraalsust rakukultuuride suhtes. DMSO puhul on uuritud selle vimalikku negatiivset toimet nrvikoerakkudele [7], seeprast kontrolliti puhverlahuste mju Bv-2 rakkudele koos ja ilma DMSO (Gr 4). Antud katsed ei osutanud puhverlahuste tstotoksilisusele, ehkki teatud mral langetas rakkude elujulisust DMSO ning Tris ja NaPO

4 koosesinemine (ca 10-% kontrollkatse-

ga vrreldes). Sarnast tendentsi vis mrgata ka katsetes SH-SY5Y rakkudega (Gr 4). Seega vib kinni-tada, et ldiselt jvad puhverlahused rakkude suhtes neutraalseks, A silitusaine DMSO aga vajab edasist thelepanu ja kasutatud kontsentratsioonide phjalikumat optimeerimist.

Kuna Bri2 ja CTC rakkude elujudu vhendav toime ei olnud tenoliselt phjustatud puhverla-huste krvalmjust, keskenduti valgulahustes olevate vimalike segavate ainete uurimisele. Selleks viidi lbi rakkude Bv-2 ja SH-SY5Y (Gr 5) MTT anals manustades Bri2 ja CTC kahte vormi: LPS-st puhastatud (eeldatavalt oli kogu LPS eemaldatud, ilma analtilise kinnituseta) ja puhastmata la-huseid. Bv-2 rakkude puhul mjutasid kik valgulahused rakke negatiivselt, kuigi puhastatud valgu-lahused indikeerisid mnevrra suuremat elujulisust. SH-SY5Y rakkude katsetes aga andsid tsto-toksilisemaid tulemusi hoopis LPS-i vabad lahused, vastandudes analsitud valkude omadusele vhendada rakkude elulisust prssivaid protsesse.

Lhtuvalt eelnevate katsete MTT anals valkudega Bri2 ja CTC koos ja ilma LPS-ta tulemus-test pstitati hpotees, et katsetulemuste ebajrjepidevus elusrakkudega Bv-2 ja SH-SY5Y vib olla tingitud asjaolust, et rekombinantselt saadud valgud Bri2 ja CTC sisaldavad mrkimisvrsel hulgal LPS-i ka prast puhastamist. Kuna ex vivo katseid tehakse esmakordselt, siis ei tohiks vlistada ka vimalust, et uuritavad valgud ongi teatud kontsentratsioonidel vi tingimustel rakkudele tsto-toksilised.

LPS-i mramise tulemused nitasid, et kik proovid sisaldasid suuremal vi vhemal mral LPS-i. LPS olemasolu vi puudumise olulisuse tttu valkude Bri2 ja CTC toime uurimisel rakukultuu-ris on vajalik lbi viia uus test modifitseerides etteantud protokolli. Vimalik on LPS-i tugev seon-dumine valkudega Bri2 ja CTC puhastusetapil. Sel juhul ei pruugi LPS olla endotoksiini mramisel lahusest tuvastatav.

Seega vib LPS-i vabade valkude saamine osutuda antud uurimissuunas mrava thtsusega lesandeks.


TnusnadTs kasutatatud CTC ja BRI2 LPS-ga/-ta valgud olid kingitud Tallinna likoolile Stockholmi likooli Karolinska Instituudi Alzheimeri keskuse poolt.

ViiteallikadPeng, S., Fitzen, M., Jrnvall, H., Johansson, J. 2010. The extracellular domain of Bri2 (ITM2B) binds the ABri peptide (1-23) and amyloid beta-peptide (Abeta 1-40): Implications for Bri2 effects on processing of amyloid precursor protein and Abeta aggregation. Biochem. Biophys. Res. Commun. 393, 3, 35661.

Selkoe, D. 2001. Alzheimers disease: genes, proteins and therapy. Physiol. Rev. 81, 2, 741-66.Willander, H. 2011. BRICHOS a novel anti-amyloid chaperone, studies on pro-surfactant protein C. Doctoral Thesis. Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala.

Fotinopoulou, A., Tsachaki, M., Vlavaki, M., Poulopoulos, A., Rostagno, A., Frangione, B., et al. Bri2 interacts with amyloid precursor protein (APP) and regulates amyloid A- production. J. Biol. Chem. 280, 35, 3076872.

Hedlund, J., Johansson, J., Persson, B. 2009. BRICHOS a superfamily of multidomain proteins with diverse functions. BMC Res. Notes. 2, 180.

Johansson, H., Eriksson, M.; Nordling, K., Presto, J., Johansson, J. 2009. The BRICHOS domain of prosurfactant protein C can hold and fold a transmembrane segment. Protein Sci. 18, 1175-82.

Hanslick, J.L., Lau, K., Noguchi, K.K., Olney, J.W., Zorumski, Z.F., Mennerick, S., et al. 2009. Dimethyl Sulfoxide (DMSO) Produces Widespread Apoptosis in the Developing Central Nervous System. Neurobiol. Dis. 34, 1, 1-10.

40


41

KLASTERANALSI VEA HINDAMINE KESKKONNAUURINGUTEL HUANALSIDE NITEL

ESTIMATING THE CONFIDENCE LEVELS OF CLUSTER ANALYSIS IN ENVIRONMENTAL RESEARCHES: EXAMPLE OF AMBIENT AIR MONITORING

Terje Leola

III koht bakalaureusetde kategoorias

SissejuhatusLooduses toimub palju protsesse, mis oma komplekssuse tttu ei ole funktsionaalse sltuvusega, vaid mille puhul uuringuandmed, suuresti tnu juhuslikkusele, viksid olla sstematiseerivad ainu-ksi oma suhtelise asendi phjal ksteise suhtes. Suure arvu mjurite koostoimest tingituna po-legi looduses sageli kindlalt jlgitavaid funktsionaalseid seadusprasusi ja theldatavaid sltuvusi iseloomustab pigem koondumine parvedesse koordinaatteljestikul, mille tulemusel on tegemist klastersltuvustega. Klastersltuvuse uurimisel selleks vljattatud meetodiga klasteranalsiga saab erinevate parameetrite phjal tlgendada mdetud objektide sarnasusi.

ProbleemKeskkonnauuringute jaoks mdetud andmetes esineb sageli mramatusi mtevigasid, mil-le tttu vivad andmed olla eksitavad. Tihtipeale on vajalik esitada ja kirjeldada informatsiooni saadud andmete phjal ning anda seelbi usaldusvrseid prognoose parasjagu huvipakkuvate keskkonnanhtuste kohta. Mtevigadest tingitud kergesti mjutatavate andmete phjal, kus pole arvestatud usalduspiiridega, ei pruugi see tegevus edukaks kujuneda, kuna mtmistulemused on suuremal vi vhemal mral ebakindlad. Ebakindlust vivad tekitada mtevahendid, -meetodid,

-protseduurid, -tingimused vi kskik millised teised hirivad faktorid. T kigus sooritatakse eksperimendid klasteranalsi struktuurimuutuste uurimiseks nidiseks vetud andmete phjal. T eesmrgiks oli vlja selgitada, kui tundlik on klasteranalsi oksadeks jaotatus algandmete muutuste suhtes.

Materjal ja metoodikaT koostamisel kasutati Jackknife meetodit, varieerimisi variatsioonikordajatega ning klasterana-lse statistikaprogrammi Kyplot abiga.

Jackknife ehk liigendnoa meetod kuulub Monte Carlo taasvaliku meetodite hulka. See on meetod, mis hindab mudeli (objekti, mis on vastavuses originaaliga ning vimaldab saada selle kohta vahen-datud andmeid vaatlusandmeid, prognoose) stabiilsust ja paikapidavust ksikvaatluste tulemusel. (Drosg, 2009).

Jackknife meetod phineb he andmevlja eemaldamisel ja lejnud andmete mberarvutami-sel vi hindamisel. Sstemaatiliselt jetakse protsessist vlja ks vaatlus ning tegevust korratakse kuni kshaaval on eemaldatud iga vaatlus. (Robert, 2004).


42

Liigendnoa kasutamise eelis teiste statistiliste mudelite hindamise meetodite ees on lihtne kasu-tatavus (pole vaja spetsiaalset programmi) olukordades, kus vaja vlja selgitada mtmistulemuste hajuvus.Niteks ei saa ksheselt anda keskkonnauuringute mtmistulemuste phjal pdevaid ning te-praseid hinnanguid, esineda vib erinevate tegurite poolt phjustatud mtemramatusi. Iga tegur, mis hirib mtmist, tekitab mtetulemuses moonutuse ning omakorda suurendab m-temramatust.

Elimineerides he andmekirje, saadakse hinnang he vaatluse eemaldamise keskmisele mjule keskmisele nitajale. Antud ts eemaldatakse kigepealt jrjepidevalt ks keemilistest henditest (nagu on nidatud joonisel 1) ning sooritatakse klasteranals lejnud andmete phjal. Selle tulemusena saab kindlaks teha he ksiku elemendi mju kogu mudelile. Mida vhem esineb ele-mente, mis kogu mudelit mjutavad, seda kindlam on mudel. Peale hendite eemaldamist tehakse protsess lbi ka asukohtade eemaldamisega.

Joonis 1. Nidis uurimists eemaldatud keemilisest hendist (enne klasteranalsi sooritamist)

Klasteranalsi klastrite tundlikkuse selgitamiseks algandmete muutuste suhtes kasutatakse ni-disandmetena Keskkonnauuringute Kesklabori andmestikke, mida on vahendanud teadur Ott Roots. Andmetena kasutatakse Andy Sweetmani Euroopa husaaste andmestikku ning Phja-Ees-ti hu passiivmtmise tulemusi. Kahe andmestiku phjal teostatakse nidiseksperimendid and-mete tundlikkuse suhtes. Mlemad andmestikud on keskendunud hu toksilistele orgaanilistele komponentidele, sh suuresti PCB-de (polkloreeritud bifenlide) monitooringule.

Jrgneval joonisel (joonis 2) on esitatud nide dendrogrammi klastrite muutustest, mis tekkisid konkreetse hendi eemaldamisel. Muutunud piirkond on mrgitud rohelise joonega. Muutunud klasteranalsi joonise krvale on lisatud esialgne klasteranals (ehk see, mille peal pole raken-datud Jackknife meetodit).


43

Joonis 2. Nide sellest, kuidas he hendi eemaldamisel muutus struktuur. Antud juhul on mjutavaks eemal-datud hendiks PCB 180.

Kasutades sama andmestikku, sooritatakse ka varieerimised. Varieerimised esialgsete andmete phjal tehakse selleks, et selgitada vlja usalduspiirid. Varieerimistes rakendatakse kogu andmestiku peal sama variatsioonikordajat. Variatsioonikordaja on arv, mis nitab suhtelist hajuvust ehk kui mitmendiku keskvrtusest moodustab standard

tlÜ üliopilaste 2011 2012 õppeaasta parimad teadustood

Documents